本發(fā)明屬于軟件工程，更具體地說，特別涉及基于模版映射的自然語言驅(qū)動形式化語義提取的方法、裝置、設(shè)備及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，安全關(guān)鍵系統(tǒng)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，如航空航天、軌道交通、醫(yī)療設(shè)備等。這類系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，往往會造成嚴重的人身傷亡和財產(chǎn)損失，因此保證系統(tǒng)需求的完整性和一致性至關(guān)重要。然而，傳統(tǒng)的需求檢查方法通常耗時且昂貴，而且往往難以在開發(fā)的早期階段有效地發(fā)現(xiàn)潛在問題。為此，工業(yè)界迫切需要一種能夠盡早、自動地發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障的方法，以提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。

2、形式化方法作為一種基于數(shù)學邏輯的技術(shù)手段，為安全關(guān)鍵系統(tǒng)的需求驗證提供了強大的支持。通過形式化方法，可以將自然語言描述的需求轉(zhuǎn)化為精確的數(shù)學模型，進而利用邏輯推理和自動驗證技術(shù)來確保需求的完整性和一致性。然而，形式化方法在實際應(yīng)用中面臨著諸多挑戰(zhàn)。首先，非專業(yè)的工業(yè)用戶往往難以理解和掌握形式化語言的復(fù)雜語法和邏輯規(guī)則，這使得他們在項目和應(yīng)用程序中難以有效地應(yīng)用形式化方法。其次，現(xiàn)有的形式化驗證工具往往缺乏直觀性和易用性，難以提供對需求完整性進行自動驗證的有效方法。

3、此外，盡管形式符號在理論上具有強大的表達能力，但在實際應(yīng)用中卻往往得不到充分的利用。一方面，像線性時態(tài)邏輯(ltl)這樣的形式化語言由于其抽象性和復(fù)雜性，使得非專業(yè)人員難以掌握和使用；另一方面，現(xiàn)有的形式化方法往往缺乏對非形式化需求的可追溯性支持，這使得在需求變更或系統(tǒng)升級時難以保持驗證的一致性。

4、為了解決上述問題，一種基于模板的需求規(guī)范和驗證方法通過設(shè)計直觀易懂的描述語言來形式化自然語言描述的需求，并使用通用模板來規(guī)范需求的表述方式。通過這種方式，非專業(yè)的工業(yè)用戶可以更加便捷地使用形式化方法，降低學習成本和使用門檻。同時，基于模板的驗證方法還能夠提供對需求完整性的自動驗證，進一步提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。

5、需求規(guī)范模板化技術(shù)為安全關(guān)鍵系統(tǒng)的自動化驗證提供了一種新的解決方案。通過設(shè)計合理的模板，可以將自然語言描述的需求轉(zhuǎn)化為具有統(tǒng)一格式和語法的結(jié)構(gòu)化描述，進而利用形式化方法進行自動驗證，不僅提高驗證的效率和準確性，還降低驗證過程中的錯誤率和成本。在實際應(yīng)用中，該技術(shù)與現(xiàn)有的形式化驗證工具相結(jié)合，形成一套完整的自動化驗證系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對安全關(guān)鍵系統(tǒng)需求的全面覆蓋和自動驗證，從而確保系統(tǒng)的安全性和可靠性。此外，該系統(tǒng)還可以提供對需求變更的靈活支持，確保在需求變更或系統(tǒng)升級時能夠保持驗證的一致性。

6、基于模版映射的自然語言驅(qū)動形式化語義提取方法是通過定義需求規(guī)范通用模版，自動化地將自然語言描述的規(guī)范轉(zhuǎn)化為邏輯公式描述的形式化語義，降低了工業(yè)用戶的使用門檻,有利于形式化方法在工業(yè)界的推廣和應(yīng)用，提高安全關(guān)鍵系統(tǒng)的安全性和可靠性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了基于模版映射的自然語言驅(qū)動形式化語義提取的方法、裝置、設(shè)備及存儲介質(zhì)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中，模型驅(qū)動開發(fā)的軟件開發(fā)方式中存在的形式化驗證效率低、成本高的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明基于模版映射的自然語言驅(qū)動形式化語義提取的方法、裝置、設(shè)備及存儲介質(zhì)的目的與功效，由以下具體技術(shù)手段所達成：

3、一種基于模版映射的自然語言驅(qū)動形式化語義提取的方法，包括有以下步驟:

4、s101：基于形式化語義，根據(jù)自然語言和形式化語義的映射關(guān)系，定義需求規(guī)范通用模板；

5、s102：借助需求規(guī)范通用模版，將自然語言描述的規(guī)范轉(zhuǎn)換為邏輯公式，實現(xiàn)自然語言的形式化語義提取。

6、在一個優(yōu)選地實施方式中，在s101中，基于形式化語義，根據(jù)自然語言和形式化語義的映射關(guān)系，定義需求規(guī)范通用模板，包括：

7、基于ltl，ctl，tctl形式化語義，根據(jù)自然語言和形式化語義的映射關(guān)系，定義需求規(guī)范通用模板，所述需求規(guī)范通用模板分為定性規(guī)范模版和實時規(guī)范模版；

8、其中，所述定性規(guī)范模版分為發(fā)生類模版和順序類模版，每個定性模板都包括一個作用域和到邏輯公式的映射；

9、所述實時規(guī)范模板包括實時發(fā)生類模版和實時順序類模版，每個實時模板都包括一個作用域和到實時時間邏輯的映射。

10、在一個優(yōu)選地實施方式中，在s102中，借助需求規(guī)范通用模版，將自然語言描述的規(guī)范轉(zhuǎn)換為邏輯公式，實現(xiàn)自然語言的形式化語義提取，包括：

11、根據(jù)規(guī)范的自然語言描述，確定其事件、事件的實物化、響應(yīng)和優(yōu)先級等信息，選擇合適的作用域和需求規(guī)范通用模版；

12、根據(jù)需求規(guī)范通用模版，自定義變量、宏、實例等信息，將自然語言描述的需求規(guī)范轉(zhuǎn)換為相同語義的邏輯公式，實現(xiàn)自然語言的形式化語義提取。

13、一種基于模版映射的自然語言驅(qū)動形式化語義提取的裝置，包括有模板管理模塊、性質(zhì)管理模塊與映射配置模塊；

14、所述模板管理模塊，用于定義并管理需求規(guī)范通用模板，根據(jù)上述的基于模版映射的自然語言驅(qū)動形式化語義提取的方法，定義需求規(guī)范通用模板；

15、所述性質(zhì)管理模塊，用于管理輸入的自然語言需求規(guī)范，根據(jù)上述基于模版映射的自然語言驅(qū)動形式化語義提取的方法，提供需求規(guī)范通用模板并記錄輸入的自然語言需求規(guī)范；

16、所述映射配置模塊用于將自然語言需求規(guī)范映射到需求規(guī)范通用模板定義的原子命題上，根據(jù)上述基于模版映射的自然語言驅(qū)動形式化語義提取的方法，將其轉(zhuǎn)換為邏輯公式描述的形式化語義，實現(xiàn)自然語言的形式化語義提取。

17、一種基于模版映射的自然語言驅(qū)動形式化語義提取的設(shè)備，包括處理器和存儲有程序指令的存儲器，所述處理器被配置為在執(zhí)行所述程序指令時，執(zhí)行上述的基于模版映射的自然語言驅(qū)動形式化語義提取的方法。

18、一種基于模版映射的自然語言驅(qū)動形式化語義提取的存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機可讀指令，所述計算機可讀指令被存儲器執(zhí)行，以實現(xiàn)上述的基于模版映射的自然語言驅(qū)動形式化語義提取的方法。

19、現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

20、1.首先基于ltl、ctl和tctl形式化語義的元素定義，根據(jù)自然語言到形式化語義的映射關(guān)系，定義了需求規(guī)范通用模版；之后，借助定義的需求規(guī)范通用模版，確定輸入的自然語言描述規(guī)范的事件、作用域等信息，選擇合適的通用模版，通過自定義變量、宏、實例和狀態(tài)，將其轉(zhuǎn)換為邏輯公式描述的形式化語義；這種基于模板映射的自然語言驅(qū)動形式化語義提取方法，能夠降低對形式化方法使用者專業(yè)性的要求，可以顯著提高形式化性質(zhì)規(guī)范的編寫速度。

21、2.通過將需求規(guī)范描述抽象為事件、實體等概念,并利用模板匹配這些概念元素,實現(xiàn)了自然語言規(guī)范到邏輯公式的自動轉(zhuǎn)換；這種基于模板的映射機制使提取工作規(guī)范化和自動化,減少了人工參與和錯誤概率，降低了軟件開發(fā)過程中的成本投入，同時也減少了因為主觀判斷導(dǎo)致的提取錯誤。

技術(shù)特征：

1.一種基于模版映射的自然語言驅(qū)動形式化語義提取的方法，其特征在于：包括有以下步驟:

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模版映射的自然語言驅(qū)動形式化語義提取的方法，其特征在于：在s101中，基于形式化語義，根據(jù)自然語言和形式化語義的映射關(guān)系，定義需求規(guī)范通用模板，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模版映射的自然語言驅(qū)動形式化語義提取的方法，其特征在于：在s102中，借助需求規(guī)范通用模版，將自然語言描述的規(guī)范轉(zhuǎn)換為邏輯公式，實現(xiàn)自然語言的形式化語義提取，包括：

4.一種基于模版映射的自然語言驅(qū)動形式化語義提取的裝置，其特征在于：包括有模板管理模塊(1001)、性質(zhì)管理模塊(1002)與映射配置模塊(1003)；

5.一種基于模版映射的自然語言驅(qū)動形式化語義提取的設(shè)備，其特征在于：包括處理器(1100)和存儲有程序指令的存儲器(1101)，所述處理器(1100)被配置為在執(zhí)行所述程序指令時，執(zhí)行權(quán)利要求1至3任一項所述的基于模版映射的自然語言驅(qū)動形式化語義提取的方法。

6.一種基于模版映射的自然語言驅(qū)動形式化語義提取的存儲介質(zhì)，其特征在于：其上存儲有計算機可讀指令，所述計算機可讀指令被存儲器(1101)執(zhí)行，以實現(xiàn)權(quán)利要求1至3任一項所述的基于模版映射的自然語言驅(qū)動形式化語義提取的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種基于模版映射的自然語言驅(qū)動形式化語義提取的方法、裝置、設(shè)備及存儲介質(zhì)，包括有如下步驟：S101：基于形式化語義，根據(jù)自然語言和形式化語義的映射關(guān)系，定義需求規(guī)范通用模板；S102：借助需求規(guī)范通用模版，將自然語言描述的規(guī)范轉(zhuǎn)換為邏輯公式，實現(xiàn)自然語言的形式化語義提??；根據(jù)本實施例提供的基于模版映射的自然語言驅(qū)動形式化語義提取的方法，可以實現(xiàn)自動化地將自然語言描述的規(guī)范轉(zhuǎn)化為邏輯公式描述的形式化語義，為非專業(yè)的工業(yè)用戶提供便利，減少使用形式化方法的成本。

技術(shù)研發(fā)人員：黃滟鴻,史建琦,趙夢妍
受保護的技術(shù)使用者：上海豐蕾信息科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21