|  何积丰院士在软件实验室指导课题 (右为何积丰院士)

5月19日，由华东师范大学牵头，华东师范大学软件工程学院创院院长、中国科学院院士何积丰作为第一完成人的“面向重大工业装备核心控制软件的安全可信保障技术及应用”项目获得2019年度上海市科技进步特等奖。

如今，我们正处在一个万物互联的时代，电力运行、轨道交通、航空航天、大型装备等越来越多关系到国计民生的大型系统都要靠复杂而智能的软件系统运行。如果这些软件“带病”上岗，一旦“发病”，后果将不堪设想。

“十几年前我们就意识到，软件不总是可以让人信任的。”何积丰回忆，当时不断有企业找上门来：有的引进了国外软件，发现它水土不服，但又如同“黑匣子”，难以优化；有的自主开发软件产品，却不知如何说服客户信任它。

归根结底，我国要建立一套软件“体检”系统，通过它实现对软件的自动化验证、测试，及时找出软件中存在的隐患，确保运行安全无虞。何积丰说，随着软件运行和开发环境从传统的封闭、静态，转向开放、动态、多变的互联网环境，“可信软件”必将成为现代软件技术发展和应用的重要趋势与必然选择。

十年磨一剑，磨刀石在哪？

高可信技术是保障核心工业软件成功研制的关键手段。

何积丰说：“控制软件是工业重大装备的中枢，是国家利器。要让它足够锋利，就需要优良的磨刀石。我们就是把铸剑的磨刀石做好做精，这样来提高重大装备核心控制软件的质量，确保它们安全可信。”

长期以来，国内大批设备依赖舶来引进，甚至包括地铁等轨交基础设施也是以进口为主，各有各的来路。随着信息化、数字化、智能化，万物运行从独立封闭状态发展到工业互联网时代，如何确保关键领域的工控软件不是一个个“黑盒子”，没有后门也没有漏洞？

“这是一个漫长的螺旋式上升的过程。我们从产业需求中发现问题，再回到产业中去验证，不断发现新问题。”何积丰院士说道。

2007年底，国家自然科学基金委启动了“可信软件基础研究”重大研究计划，何积丰带领团队投入到艰苦的研发中。

项目参研单位聚焦我国重大工业装备核心控制软件的软件安全可信保障技术，对接国家“自主可控”战略部署，历经十余年深入研究，以产教学研协同创新为路径，攻克了矗立在科研团队面前的软件安全可信保障技术的三座大山，即正确性“验证难”、可靠性“保障难”与复杂性“分析难”。

十几年来，他们发展起了控制软件的可信保障技术，开发出了一系列自主可控的软件全生命周期工具链。值得一提的是，团队所开发的软件工具能对软件在数学层面进行仿真和验证，在代码生成之前就发现其中的缺陷，提醒开发者及时改进。

华东师大相关研发人员介绍，项目组采用形式化分析、测试与验证等核心技术，首创形式化统一建模理论与多维度验证技术，解决了困扰国际学术界二十余年的难题；发明了不确定环境下多属性量化评估与分析技术，应用于载人航天工程等一批国家重要任务。

项目的一大亮点是形成了系统化的自主可控软件开发工具链，覆盖了重大工业装备核心控制软件开发的全生命周期。据统计，完全知识产权的形式化建模、测试与验证工具11款，已经形成商业化产品的达6款。其中，自主研发的软件自动化测试工具SmartUnit更是成为国内首款通过国际上公认标准TUV功能安全认证的测试工具。近三年来，仅工具销售额即达到了1.5亿元。历经十余年，该项目已产生了显著的社会和经济效益。项目新增直接经济效益和利润累计超14.2亿元人民币，实现利润超2.1亿元人民币，间接带动了千亿元产值的产业效益。

“我们一直希望，我们的科学研究工作是能从产业实际出发，提炼科学问题，再通过研究成果的应用来验证我们的想法，最终形成核心技术去解决国家所面临的问题。”何积丰说。

|  可信软件技术服务轨交行业（采访对象供图）

80后挑大梁，探索有别于传统科研模式的新路

该项目的完成团队是一支以何积丰院士为主心骨，团结、拼搏、富于创造性、充满活力的队伍。项目组成员来自五湖四海，既有从美国、日本回来的青年海归教授，也有国内院校培养的人才，同时也汇聚了一批来自重点领域企业的研发和技术骨干。在何积丰看来，各类不同风格和研究背景的同志在一起，更容易激发灵感。

他介绍，项目组成员致力于实现“产教学研”的深层次融合，支撑产业和院校的长期化高质量人才培养。团队年龄结构合理，一大批青年才俊已经在项目中起到中坚作用。据统计，项目15名主要完成人中，80后青年科研工作者就有6名。华东师大软件工程学院党委书记钱海峰也表示：“在我们的队伍里，80后的同志已经挑起大梁，这对长期发展来说很重要。”

项目成功的一大重要因素是发挥了“举国体制、团队作战”的威力，并且在机制层面尝试创新。从一开始，这支队伍就在探索一条有别于传统科研模式的新路。在项目的发展历程中，高校、研究所和企业的合作则显得高度融合。

值得一提的是，在科技进步特等奖的获奖证书上，除了第一完成单位华东师大之外，其余6家是中电科、普华等企业。从院士专家工作站落户国内同行排名第一的卡斯柯信号有限公司，到中电科32所与华东师大组建国家工程中心，在这些企业科研人员口中，“联合实验室”可谓关键词。正是这样的机制创新，充分挖掘了项目参与方的各自优势条件，为项目成功奠定了基础。

在该项目的支持下，作为支撑上海科技创新中心“四梁八柱”的重要创新力量——上海工业控制系统安全创新功能型平台于2018年正式成立。该平台是以可信软件构造为核心技术，聚焦轨道交通、航空航天、汽车电子和电力控制等安全攸关领域的软件研制，是上海市首批推动建设的18个研发与转化功能型平台之一。该平台的建立也是项目长期以来有力支撑上海国际科创中心建设、辐射长三角地区，带动相关产业发展的落地举措。

未来，项目团队将继续聚焦软件产业，为国产大飞机、深空探测和新型轨道交通信号系统等重大国家级技术攻关提供共性技术，助力上海科创中心建设。