Sistemas críticos de segurança são sistemas nos quais falhas podem gerar situações indesejadas, e, consequentemente, resultar em riscos à integridade física de seres humanos. Neste caso, sistemas devem ser desenvolvidos de uma maneira que propriedades de segurança e eficácia sejam satisfeitas. Segurança significa a ausência de riscos inaceitáveis, enquanto que, eficácia significa atingir plenamente os resultados esperados. Segurança e eficácia são atributos muito importantes que devem ser considerados durante o desenvolvimento de sistemas críticos de segurança. Em determinados sistemas (incluindo sensoriamento e atuação), denominados sistemas físico-cibernéticos (Cyber-Physical Systems – CPS), é necessário também considerar a integração de capacidades computacionais e físicas. A integração de sistemas resulta na composição de um conjunto de sistemas com o objetivo de lidar com problemas específicos. Neste caso, o comportamento do mesmo pode ser influenciado por variáveis relacionadas com o ambiente e o ser humano, e gerar propriedades emergentes como resultado da integração de sistemas. Marcapassos cardíacos são exemplos de sistemas médicos físico-cibernéticos (Medical Cyber-Physical Systems – MCPS).
O desenvolvimento de sistemas críticos de segurança é geralmente composto por atividades principais de modelagem, concepção e análise. Modelagem é uma atividade associada com o entendimento de projetistas sobre o comportamento de sistemas, na qual modelos são criados para representar sistemas e refletir suas propriedades. A atividade de concepção é associada com a definição de uma estruturada de artefatos de hardware e software para possibilitar a construção de sistemas (e.g., técnicas utilizadas). Análise é uma atividade utilizada para entender o por que um sistema possui um comportamento específico, seja desejado ou indesejado. A condução dessas atividades é em determinados momentos sobreposta e o resultado de cada uma delas é utilizado para melhorar o projeto do produto.
Linguagens de especificação formal (e.g., Autômatos e Redes de Petri) são ferramentas úteis para representar e simular a dinâmica discreta de sistemas embarcados durante as atividades de modelagem e concepção. A partir da criação de modelos formais, é possível entender melhor o problema abordado e identificar, em etapas iniciais do projeto, problemas que normalmente seriam identificados após a construção de protótipos e versões finais de sistemas reais. O modelo gerado é uma maneira de representar um sistema na qual detalhes desnecessários são omitidos.
Existem casos também em que deve ser considerada a dinâmica contínua de sistemas utilizando técnicas de modelagem, tais como equações diferenciais. Além disso, modelos híbridos de sistemas podem ser construídos, caso exista a necessidade de integrar as dinâmicas discreta e contínua em uma especificação. Entretanto, uma especificação formal de um sistema embarcado é geralmente construída a partir de uma descrição informal composta por requisitos funcionais e não funcionais. Portanto, problemas podem ser introduzidos durante a tradução entre representação informal e formal, e comportamentos indesejados podem não ser facilmente identificados no modelo formal construído. Neste caso, métodos de análise e verificação são úteis para representar comportamentos desejados e indesejados, e verificar se um modelo está em conformidade com sua especificação. A lógica temporal de árvore de computação (Computation Tree Logics – CTL) e a técnica de verificação de modelos (model checking) são exemplos de métodos associados com a atividade de análise. Propriedades podem ser especificadas com a lógica temporal CTL e sua validade verificada por meio do algoritmo de verificação de modelos.
Portanto, o Grupo de Pesquisa em Sistemas Críticos de Segurança (GPSiCS) visa inicialmente integrar as pesquisas já desenvolvidas e em desenvolvimento de parte do corpo Docente da área de Computação da UFERSA que encontra-se vinculado ao Centro Multidisciplinar Pau dos Ferros (CMPDF). Além disso, é foco do grupos desenvolver inovação para sua área de atuação e áreas afins, bem como aplicar de forma efetiva a produção desse conhecimento em outras áreas relacionadas, tais como a Saúde e o Transporte.
O GPSiCS é composto por professores recém Doutores em Ciência da Computação e com experiência comprovada em pesquisa e desenvolvimento de projetos nas linhas de pesquisa de Sistemas Embarcados e MCPS. Logo, o objetivo deste grupo é viabilizar a integração dos trabalhos já desenvolvidos isoladamente por seus meus membros pesquisadores permanentes, potencializando tais pesquisas e possibilitando aos discentes dos cursos da área de Computação do CMPF se envolverem diretamente com a pesquisa, seja no nível Graduação (Iniciação Científica) ou Pós-Graduação (Mestrado).