基于分离逻辑的并行程序性质验证方法

随着多核多线程并行执行方式的普及,并行程序形式化验证的需求日显突出.并行程序验证中执行流程的不确定性使验证的内容与目标的关系难以确定,且从并行程序直接进行性质验证会导致验证规模大.为此,提出一种基于分离逻辑的新的验证方法.该方法根据分离逻辑的程序语义描述兼有解释语义和公理语义的特点,从验证的性质出发,把要验证的性质式转换成并行语句序列的逻辑组合式,并进行整理和化简;然后,利用分离逻辑公理系统对语句序列进行验证,用验证了的断言集来求出性质的真值.实例进一步说明,此方法更有效,同时也简化了验证的规模.     

时态逻辑与程序验证

近年来,时态逻辑大量应用于程序验证,采取的途径随使用的时态逻辑的形式和方法的不同而异。本文用自动机理论研究几种时态逻辑(LTL,BTL,POTL)的模型和模型生成子,并讨论用时态逻辑进行程序验证的的重要途径。     

基于交互式定理证明的并发程序验证工作综述

并发程序与并发系统可以拥有非常高的执行效率和相对串行系统较快的响应速度,在现实中有着非常广泛的应用。但是并发程序与并发系统往往难以保证其实现的正确性,实际应用程序运行中的错误会带来严重的后果。同时,并发程序执行时的不确定性会给其正确性验证带来巨大的困难。在形式化验证方法中,人们可以通过交互式定理证明器严格地对并发程序进行验证。本文对在交互式定理证明中可用于描述并发程序正确性的验证目标进行总结,它们包括霍尔三元组、可线性化、上下文精化和逻辑原子性。交互式定理证明方法中常用程序逻辑对程序进行验证,本文分析了基于并发分离逻辑、依赖保证逻辑、关系霍尔逻辑等理论研究的系列成果与相应形式化方案,并对使用了这些方法的程序验证工具和程序验证成果进行了总结。     

基于Coq的微内核操作系统程序验证方法研究

机载嵌入式程序的可信属性验证是新一代飞机研制最关注的软件质量保障问题;基于定理证明的程序形式化验证方法是一种可靠和严格的软件正确性验证技术;文中在深入分析微内核操作系统的基础上,应用霍尔逻辑针对机载嵌入式软件核心代码开展程序验证技术研究,根据霍尔逻辑的相关推理规则进行程序验证,并在定理证明辅助工具Coq中形式化表示霍尔逻辑的推理规则,针对机载操作系统的部分程序代码实例进行验证;实验结果表明基于定理证明的程序验证方法可以对软件程序代码的正确性进行验证,从而帮助软件提供商开发高可信的机载嵌入式软件。     

基于插桩和布尔逻辑的运行时程序验证框架

针对软件测试和静态程序验证中存在的连续性程序执行验证和推理问题,提出一个基于程序插桩和布尔逻辑的运行时程序验证框架——RPA。定义一种用于描述运行时程序性质和规范的动态逻辑语言RPAL,实现自动化插桩以收集运行时程序状态信息,设计一个支持高效验证的句子调度算法。实验结果表明,结合合适的谓词扩展,RPA可以有效地验证和分析软件逻辑,发现潜在的软件错误。     

断言语言支持自定义谓词的程序验证器原型

基于逻辑推理的方法进行程序验证是形式化程序验证的研究热点.目前的自动验证工具为了保证自动性,对描述程序性质的断言语言都有较多限制,导致程序的某些递归性质难以用断言语言表述.本文在一个面向指针程序、基于先前自行设计的形状图逻辑、依赖于自动定理证明工具Z3的自动程序验证原型系统上,通过在断言语言中引入自定义谓词来增强断言语言的表达能力,使得该原型系统不仅能自动验证含操作易变数据结构的程序的性质,也能自动验证一些不含指针的程序的性质.     

基于分离逻辑的程序验证研究综述

上世纪60-70年代以来,虽然有Floyd-Hoare逻辑的出现,但是使用形式化工具对命令式程序的正确性和可靠性进行自动验证一直被认为是极具挑战性、神圣不可及的工作.上世纪末由于更多的科研投入,特别是微软、IBM等大型公司研发部门的大量人力物力的投入,程序验证方面在本世纪初取得了不少进展,例如用于验证空客代码无运行时错误的ASTRÉE工具,用于Windows设备驱动里关于过程调用的协议验证的SLAM工具.但这些工具并没有考虑动态创建的堆（Heap）：ASTRÉE工具假设待验证代码没有动态创建的堆,也没有递归;SLAM假设待验证系统已经有了内存安全性.事实上很多重要的程序,例如Linux内核、Apache、操作系统设备驱动程序等等,都涉及到对动态创建堆的操作.如何对这类操作堆的程序（heap-manipulating programs）进行自动验证仍然是个难题.2001-2002年分离逻辑（separation logic）提出后,其分离（separation）思想和相应的框（frame）规则使得局部推理（local reasoning）可以很好地应用到程序验证中.自2004年以来,基于分离逻辑对操作动态创建堆的程序进行自动验证方面的研究有了很大的进展,取得了很多令人瞩目的成果,例如SpaceInvader/Abductor、Slayer、HIP/SLEEK、CSL等工作.本文将着重对这方面的部分重要工作进行阐述.     

带测试动作的动态时序逻辑扩展

作为一种动态知识表示形式,动态时序逻辑(DLTL)尤适用于正规程序验证,然而它不直接支持测试动作,这使得其应用受到一定限制。为支持测试动作,提出一个DLTL扩展DLTL+和一个判定DLTL+公式可满足性的tableau算法,并给出了算法的正确性以及其时间复杂度为2O(n)的证明。分析表明,DLTL+提供了一种直接的、有效的测试动作支持方式,该方式比已知的其他方式更具有实际应用价值。     

一个程序验证器的设计和实现

形式验证是提高软件可信程度的重要方法,基于逻辑推理对程序性质进行严格的自动证明是当前的研究热点,但尚无可供工业界使用的产品,其根源在于自动定理证明方面的困难.介绍在通过程序分析建立起各程序点的形状图的基础上,如何利用形状图提供的信息来支持程序验证的方法.提出一种利用形状图信息来消除访问路径别名,使得指针程序中非指针部分的性质仍然可以用Hoare逻辑来进行验证的方法,并证明了该方法的可靠性.还提出一种在不使用自定义谓词的情况下,易变数据结构上数据性质的描述和验证方法.另外,介绍所设计并实现的基于上述方法的PointerC语言的程序验证器的原型.它不仅能自动验证操作易变数据结构程序的性质,也能自动验证使用一维数组的程序的性质.     

步进索引模型下的语义及其形式化

霍尔逻辑作为计算机程序的逻辑基础,可以用于描述一般程序的验证.分离逻辑作为霍尔逻辑的扩展,可以支持很多现代程序语言中的高阶特性.步进索引模型被用于定义自递归谓词.步进索引逻辑被广泛应用于各种基于交互式定理证明器的程序验证工具中,然而,基于步进索引逻辑的推理却比经典逻辑复杂、繁琐.事实上,也可以在步进索引模型上定义更加简洁清晰的、与“步数”无关的经典逻辑体系下的非步进索引程序语义.人们希望找到步进索引逻辑和非步进索引逻辑之间的关系,但发现两种逻辑并不等价.对实际的程序验证工作中涉及的命题进行归纳总结,找出它们共同的特征,给出关于程序状态的断言的约束条件;分别定义步进索引逻辑和非步进索引逻辑体系中断言的语义,并证明在该约束条件下两种语义的等价性;在Coq中,形式化以上所有定义和证明;最后,对未来值得关注的研究方向进行初步探讨.     

逻辑函数的双逻辑综合与优化

针对传统布尔逻辑在电路面积优化中存在的不足,提出了一种用传统布尔逻辑和Reed-Muller(RM)逻辑相结合的双逻辑优化算法.通过将原逻辑函数的乘积项转化为不相交乘积项,并利用不相交乘积项的位操作,将逻辑函数的覆盖分成2个部分,使之分别适合布尔逻辑综合和RM逻辑综合;同时提出了适合双逻辑函数的逻辑功能验证方法.双逻辑优化算法用C语言编程实现并用MCNC标准电路进行测试.实验结果表明,与单一的布尔逻辑综合结果相比,在绝大多数情况下文中算法可使电路面积获得进一步优化.     

The Nature of Nonmonotonic Reasoning

Conclusions reached using common sense reasoning from a set of premises are often subsequently revised when additional premises are added. Because we do not always accept previous conclusions in light of subsequent information, common sense reasoning is said to be nonmonotonic. But in the standard formal systems usually studied by logicians, if a conclusion follows from a set of premises, that same conclusion still follows no matter how the premise set is augmented; that is, the consequence relations of standard logics are monotonic. Much recent research in AI has been devoted to the attempt to develop nonmonotonic logics. After some motivational material, we give four formal proofs that there can be no nonmonotonic consequence relation that is characterized by universal constraints on rational belief structures. In other words, a nonmonotonic consequence relation that corresponds to universal principles of rational belief is impossible. We show that the nonmonotonicity of common sense reasoning is a function of the way we use logic, not a function of the logic we use. We give several examples of how nonmonotonic reasoning systems may be based on monotonic logics.     

基于四值语义的缺省逻辑

基于公式变换，给出一组缺省理论的变换方法，将命题语言L中的缺省理论变换到对应的命题语言L^-＋中，保证了所得到的缺省理论的所有扩张均不平凡，并通过一种弱变换可同时保证缺省扩张的存在性．为缺省理论定义了各种四值模型，使得缺省逻辑具有非单调超协调推理能力，并证明了L^-＋中的缺省扩张与L中缺省理论的四值模型之间具有一一对应关系．四值模型描述了公式变换的语义，基于四值语义的缺省推理通过缺省理论的变换技术能在标准的缺省逻辑中实现．     

Intuitionistic hybrid logic: Introduction and survey

Intuitionistic hybrid logic is hybrid modal logic over an intuitionistic logic basis instead of a classical logical basis. In this short paper we introduce intuitionistic hybrid logic and we give a survey of work in the area.     

超协调限制逻辑

本文给出了一阶超协调限制逻辑ＬＰｓ的定义，并证明了它与悖论逻辑（ＬＰ与ＬＰｍ）和限制逻辑（ＣＩＲＣ）的关系，ＬＰ作为一种非单调超协调逻辑具有非单逻辑和超协调逻辑的优点，而用能解决非单调逻辑和超协调逻辑存在的问题，它可作为在不完全与不协调知识下常识推理的形式化，因此它的知识表示中具有广泛的应用。     

Naming Worlds in Modal and Temporal Logic

In this paper we suggest adding to predicate modal and temporal logic a locality predicate W which gives names to worlds (or time points). We also study an equal time predicate D(x, y)which states that two time points are at the same distance from the root. We provide the systems studied with complete axiomatizations and illustrate the expressive power gained for modal logic by simulating other logics. The completeness proofs rely on the fairly intuitive notion of a configuration in order to use a proof technique similar to a Henkin completion mixed with a tableau construction. The main elements of the completeness proofs are given for each case, while purely technical results are grouped in the appendix. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

概率逻辑、不确定逻辑和模糊逻辑之比较

通过一个实例分析比较了概率逻辑、主观概率逻辑、不确定逻辑和模糊逻辑的思想方法。提出了自己的观点：基于数据统计的概率逻辑是最科学的。不确定逻辑比主观概率逻辑更科学。当具有不确定性的原子命题具有独立性时,不确定逻辑和模糊逻辑的观点是一致的。而对于处理带有不确定性的相关性命题,不确定逻辑比模糊逻辑更科学。但是模糊逻辑在建立推理理论方面见长。     

Temporal Languages for Epistemic Programs

This paper adds temporal logic to public announcement logic (PAL) and dynamic epistemic logic (DEL). By adding a previous-time operator to PAL, we express in the language statements concerning the muddy children puzzle and sum and product. We also express a true statement that an agent’s beliefs about another agent’s knowledge flipped twice, and use a sound proof system to prove this statement. Adding a next-time operator to PAL, we provide formulas that express that belief revision does not take place in PAL. We also discuss relationships between announcements and the new knowledge agents thus acquire; such relationships are related to learning and to Fitch’s paradox. We also show how inverse programs and hybrid logic each can be used to help determine whether or not an arbitrary structure represents the play of a game. We then add a past-time operator to DEL, and discuss the importance of adding yet another component to the language in order to prove completeness.     

人工智能中概率逻辑的研究

概率论是在不完备的、不确定的数据中进行推理的,它是度量不确定性的重要手段。在人工智能中,研究者结合概率和逻辑各自的优点,进行概率逻辑的研究。本文介绍了传统概率逻辑的三大派别,阐述了二值逻辑概率和三值逻辑概率的发展;最后介绍了泛逻辑,通过对概率逻辑和泛逻辑学的研究,将概率逻辑纳入泛逻辑学的框架内。     

Mediative fuzzy logic: a new approach for contradictory knowledge management

In this paper we are proposing a novel fuzzy method that can handle imperfect knowledge in a broader way than Intuitionistic (in the sense of Atanassov) fuzzy logic does (IFL). This fuzzy method can manage non- contradictory, doubtful, and contradictory information provided by experts, providing a mediated solution, so we called it Mediative Fuzzy Logic (MFL). We are comparing results of MFL, with IFL and traditional Fuzzy logic (FL).