Faglig innhold

Kurset dreier seg om hvordan man konstruerer effektive og pålitelige programvareløsninger for distribuerte cyber-fysiske systemer, med utgangspunkt i en formell spesifikasjon uttrykt med språket UML. Det er seks hovedtemaer i kurs:

1. Tilstandsmaskin: Syntaks, semantikk og realiseringsaspekter av eksekverbare tilstandsmaskin diskuteres.
2. Implementasjonsdesign: Her lærer man hvordan eksisterende spesifikasjoner kan bli overført til tekniske komponenter. I tillegg skal man forstå hvordan tilstandsmaskin kan brukes slik at behov av spesiell maskinvare blir oppfylt.
3. Programvaredesign: Mønster og metoder som er nødvendig for å lagre eventdreven programvare undervises. Det inkluderer intern organisasjon og grensesnittaspekter av programvarekomponenter.
4. Cyber-fysiske systemer: Basiskunnskap om cyber-fysiske systemer blir introdusert. Det inneholder metoder som støtter styringen av slike systemer som ofte produserer store datamengder. Særlig, interessante kommunikasjonsarkitekturer og -protokoller diskuteres.
5. Design av IoT og ITS systemer: "Internet of Things" og "Intelligent Transportation Systems" er to viktige applikasjonsområder for cyber-fysiske systemer. Studentene vil lære teknologier å utvikle slike systemer som hyppig må oppfylle strikte sanntids- og sikkerhetskrav. Den lærte kunnskapen skal fordypes gjennom utvikling av et større eksempelsystem.
6. Testing: Studentene skal lære om hovedidéene og metodene for å teste systemer.

Læringsutbytte

A. Kunnskap:

1. Den generelle karakteren av distribuerte cyber-fysiske systemer, hvordan systemene kan modelleres, og rollen modellering spiller for å garantere at utviklingsprosessen er ferdig i tide og leder til systemer av høy kvalitet.
2. Utvalgte modelleringspråk, metoder og verktøy, spesielt språk brukt i industriell praksis som UML og TTCN.
3. Generelle prinsipp for å tilfredsstille sanntids-, pålitelighets- og ytelserestriksjoner.
4. Systemvalidering gjennom testing.
5. Implementasjonsdesign: De prinsipielle forskjellene mellom spesifikasjons- og designmodeller og deres realisering i maskin- og programvare, inkludert vesentlige vekselvirkninger mellom design og implementering og deres løsninger.
6. Verktøy for spesifikasjon, design, implementering og analyse: Modellbasert utvikling fra abstrakte systemmodeller via designsyntese til kodegenerering og eksekvering.

B. Ferdigheter:

1. Analyse av eksisterende cyber-fysiske systemer.
2. Spesifikasjon, design og implementering av nye cyber-fysiske systemer som oppfyller fastlagte krav.
3. Praktisk utvikling, eksekvering og bruk av utvalgte tjenester som Javabaserte plattformer for distribuerte mobile tjenester.

C. Generell kompetanse:

1. Anvendelse av prinsippene for programvaredesign av distribuerte cyber-fysiske systemer.
2. Grunnleggende forståelse for mekanismene i støttesystemer og plattformer og konkret erfaring i realisering av et cyber-fysisk system ved hjelp av en UML-basert utviklingsteknikk og et Java rammeverk.

Læringsutbyttet av dette kurset er knyttet til konstruksjon av cyber-fysiske systemer som kan bli ryggraden i digitale infrastrukturer. Dermed er slike systemer kritiske for samfunnet og må derfor implementere funksjoner på en robust, sikker og effektiv måte. Derfor er disse systemene direkte relatert til FNs bærekraftsmål (SDG) 9 (Industri, innovasjon og infrastruktur). Indirekte bidrar slike systemer også til andre bærekraftsmål som muliggjørende teknologi i ulike områder, særlig mål 2 (Utrydde sult), 3 (God helse og livskvalitet), 7 (Ren energi til alle) og 11 (Bærekraftige byer og lokalsamfunn).

Læringsformer og aktiviteter

Kurset blir undervist etter prinsippet av team-basert læring. Opplegget består individuell læring, gruppearbeid og forløpende tilbakemelding. Hensikten er at studenter skal delta mer aktivt i kurset. Prinsippet er forklart på www.teambasedlearning.org. Gjennom semesteret får studentene tilbakemelding på læringsfremgang gjennom flere tester (readiness assurance tests), som også teller til sluttkarakter. For å kunne gå opp til eksamen må en student klare minst 40% av poengene i readiness assurance testene.

Anbefalte forkunnskaper

TTM4115 Design av reaktive systemer 1 eller tilsvarende forkunnskaper.

Kursmateriell

Oppgis ved semesterstart.

Studiepoengreduksjon