Profili UML per la descrizione di infrastrutture critiche e la modellazione delle interdipendenze

Come già accennato nel paragrafo introduttivo l’impiego di modelli matematici basati su rigidi costrutti analitici non sempre risulta efficace al fine di descrivere un sistema complesso costituito da infrastrutture ad elevato livello di criticità. I modelli forniscono astrazioni dei sistemi per far fronte alla più grande e più complessa applicazione in modo semplice, a prescindere dal modo in cui sono attuate e distribuite e dalla piattaforma di esecuzione finale o dalla tecnologia utilizzata. La modellazione di una realtà complessa, come quella rappresentata da una infrastruttura critica, comporta difficoltà oggettive. Si pensi ad esempio una infrastruttura composta da più sistemi concorrenti, che interagiscono al fine di realizzare le finalità preposte dall’infrastruttura. In tal caso può essere utile l’utilizzo di un modello descrittivo basato su una rete di Petri, uno strumento espressivo che ben si presta alla modellizzazione ed all’analisi di sistemi concorrenti. Le reti di Petri consentono di modellare un sistema tramite un rigoroso formalismo indispensabile per rimuovere ogni fonte d’ambiguità nella rappresentazione delle specifiche formali, inoltre consente di effettuare l’ analisi e la simulazione sul comportamento del sistema, il tutto tramite una rappresentazione grafica piuttosto spontanea. Come è noto, in una rete di Petri gli elementi fondamentali sono gli stati del sistema (posti) e le transizioni, che invece modificano lo stato, mentre degli archi connettono i posti alle transizioni. I posti possono contenere un certo numero di token: in pratica le transizioni agiscono sui token basandosi su una regola “di scatto”. Una transizione è “abilitata” se può “scattare”, cioè se ci sono token in ogni posto di input e quando una transizione “scatta”, essa consuma i token coinvolti nella transizione. Possiamo dunque affermare che una rete di Petri è un grafo bipartito, i cui nodi sono i posti e le transizioni. Tra le proprietà esposte da tale modello vi è anche il fatto che il modello è sostanzialmente “non deterministico”, ossia non è possibile “forzare” una transizione ad avere luogo, inteso come la facoltà completamente di scegliere una qualsiasi tra le transizioni che possono avere luogo, garantendo il rispetto della località dell’evoluzione del sistema, cioè l’indipendenza degli eventi. In pratica, quando una transizione abilitata “scatta”, per decidere quale sarà la futura transizione abilitata a “scattare”, viene attuata una nuova valutazione della rete, in quanto la marcatura creatasi dallo scatto della precedente transizione può aver abilitato nuove transizioni e aver disabilitato alcune di quelle abilitate in precedenza. Tali peculiarità si sposano perfettamente con le necessità di modellazione di una infrastruttura realizzata da più sottosistemi concorrenti. In particolare, attraverso puri modelli matematici utilizzando funzioni algebriche ed equazioni differenziali, risulta alquanto difficoltosa la modellazione esplicita delle interdipendenze latenti tra le varie infrastrutture e tutte quelle attività atte a simulare il comportamento di infrastrutture. I suddetti modelli rappresentano un comportamento collettivo del tutto approssimativo delle infrastrutture e in genere non riescono sempre ad evidenziare tutti i dettagli specifici.