概率线性时段不变式的统计模型检验

模型检验是软件工程形式化方法的一个重要组成部分,线性时段不变式是形式化方法中表述系统性质的一种重要表达式。对线性时段不变式的模型检验一直是形式化方法研究的一个重要内容。该文提出了一种针对带概率的线性时段不变式的模型检验方法,该方法针对不带有不确定性的概率模型,运用统计模型检验的方法,基于UPPAAL工具实现了概率线性时段不变式的统计模型检验。     

LDPChecker一个实时和混成系统模型检验工具

混成系统是一类复杂系统,线性混成系统作为其重要子类,在形式方法中,人们通常使用线性混成自动机来对它建模．虽然线性混成自动机的模型检验问题总的来说还是不可判定的,但对于其中的正环闭合自动机．其对于线性时段性质的满足性能够通过线性规划方法加以检验．为了实现自动检验正环闭合自动机对线性时段性质的满足性,设计并实现了工具LDPChecker．工具LDPChecker能够识别正环闭合自动机并对其进行相应的检验,其主要特色在于它能够对实时和混成系统检验包含可达性在内的许多实时性质,并且能够自动给出诊断信息．     

概率时段演算的模型检验概述

在实际工程应用中,越来越多的系统表现出具有概率性等特征。作为对于此类实时系统的建模,概率时间自动机因为其能同时表示概率性、随机性和不确定性而被广泛采用。在对此类带概率性质的实时系统进行描述时,作为时段演算的一种扩展,概率时段演算被用来计算此类系统满足需求的概率。该文主要概述基于概率时间自动机的概率时段演算的模型检验主要步骤及其核心算法,其中模型检验的核心算法通过分别将前两者转换为区域图和概率分支时间逻辑来达成。     

概率时段演算的模型检验概述

在实际工程应用中,越来越多的系统表现出具有概率性等特征。作为对于此类实时系统的建模,概率时间自动机因为其能同时表示概率性、随机性和不确定性而被广泛采用。在对此类带概率性质的实时系统进行描述时,作为时段演算的一种扩展,概率时段演算被用来计算此类系统满足需求的概率。该文主要概述基于概率时间自动机的概率时段演算的模型检验主要步骤及其核心算法,其中模型检验的核心算法通过分别将前两者转换为区域图和概率分支时间逻辑来达成。     

线性μ-演算交换深度的可判定性及其复杂度

模态μ-演算被十分广泛地应用在模型验证技术中.影响模态μ-演算检验复杂度的主要瓶颈来源于规约公式的交换深度.讨论了线性μ-演算交换深度的可判定性以及求解复杂度.证明了线性μ-演算交换深度是可判定的;同时证明了对于长为l的公式判定及求解的复杂度为2O(l logl).     

基于Yices对时间自动机的有界模型检测

为了避免在有界模型检测过程中对变量进行布尔编码以及对时间自动机模型中的时钟进行预处理,给出一个利用SMT(satisfiability modulo theories)工具进行的对时间自动机进行有界模型检测的方法.该方法将时间自动机模型直接转换成SMT工具可识别的逻辑公式,利用SMT工具可求解包含有整数型和实数型变量逻辑公式的能力来进行模型检测.实验结果表明,对于某些可达性性质的验证,该方法的效率有一定的优势.     

多核模型检测工具CTAV的实现与优化

在计算机计算能力大大增强的时代,为了提高对时间自动机进行空性检测的效率,进一步高效利用多核处理器的优势,研究了利用Büchi自动机的多核空性判定算法改造CTAV,使它成为一款时间自动机模型关于线性时序逻辑的多核模型检测工具,从而提高模型检测的效率.通过对符号化状态之间包含关系的研究,利用这种状态之间的包含关系更快的找到接收路径并避免不必要的状态展开,实现了多核模型检测算法的优化,对比了一些常见模型的验证数据,取得了更好的效果.     

BACH:线性混成系统有界可达性模型检验工具

混成自动机的模型检验问题非常困难,即使是其中相对简单的一个子类--线性混成自动机,它的可达性问题仍然是不可判定的.现有的相关工具大都使用多面体计算来判定线性混成自动机状态空间的可达集,复杂度高、效率低,无法解决实际应用规模的问题.描述了一个面向线性混成系统有界可达性模型检验工具--BACH(bounded reacha...     

基于迁移系统分析的线性混成系统安全验证

混成自动机行为中既包含离散行为又包含连续行为,非常复杂。其安全性验证问题难以解决,即使是线性混成自动机,它的可达性问题也被证明是不可判定的。现有工具大都使用多面体计算来计算线性混成自动机的可达状态空间集,复杂度高,可处理问题规模非常有限。为了避免这类问题,实现了一种新的工具。该工具将线性混成自动机表达为等价的迁移系统,并利用迁移系统上不变式生成相关工作对混成自动机进行验证。实验数据表明,方法有效可行,工具具有良好的性能。     

基于有界限模型检验的服务建模与自动组合

针对面向服务架构(SOA)体系的Web服务数量快速增长现状,为实现大规模服务场景下高效自动组合Web服务来满足用户复杂需求问题,提出一种基于有界模型检验的Web服务组合方法.其中,Web服务被建模为有限状态自动机,众多Web服务构成服务社区,Web服务组合需求由线性时态逻辑公式描述,通过有界模型检验器的系统化搜索,该方...     

自动验证并发实时系统的线性时段性质

介绍了一个就线性时段性验证实时系统正确性的工具的设计思想以及相关算法,使用时间自动机作为产时系统的描述模型,同时,为了便珩描述并发实时系统,使用带共享变量和通道的时间自动机网作为模型描述并发实时系统,在检验时间自动机网时,用户可以使用工具提供的合成程序将其合并为一个时间自动机然后进行检验,由于时间自动机的状态空间是无究的,通过引入整数状态和状态等价关系的概念,将整个状态0空间划分为有限的状态等价类空间,模型检验过程只需要通过对等价类空间的搜索就可以完成,但往往等价类空间的规模很大,超出了现在计算机的处理能力,原始搜索算法仅仅在理论上是可知地的,为了增工具的使用性,工具中使用的算法运用了一些优化技术来避免对等价类空间的穷尽搜索,使得工具在使用时具有比较好的时间和空间效率。     

基本并行进程活性的限界模型检测

基本并行进程是一个用于描述和分析并发程序的模型,是Petri网的一个重要子类.EG逻辑是一种在Hennessy-Milner Logic的基础上增加EG算子的分支时间逻辑,其中的AF算子表示从当前的状态出发性质最终会被满足,因此EG逻辑是能够表达活性的逻辑.然而,基于基本并行进程的EG逻辑的模型检测问题是不可判定的.由此,本文提出了基本并行进程上EG逻辑的限界模型检测方法.首先,给出了基本并行进程上EG逻辑的限界语义,然后采用基于约束的方法,将基本并行进程上EG逻辑的限界模型检测问题转化为线性整数算术公式的可满足性问题,最后利用SMT求解器进行求解.     

Checking Temporal Duration Properties of Timed Automata

In this paper, the problem of checking a timed automaton for a Duration Calculus formula of the form Temporal Duration Property is addressed. It is shown that Temporal Duration Properties are in the class of discretisable real-time properties of Timed Automata, and an algorithm is given to solve the problem based on linear programming techniques and the depth-first search method in the integral region graph of the automaton. The complexity of the algorithm is in the same class as that of the solution of the reachability problem of timed automata.     

有界模型检测在服务组合中的应用研究

大规模服务自动组合问题是Web Service技术的主要瓶颈。传统的服务组合技术灵活性差并且适用的服务规模有限。在用有限状态自动描述机服务的输入、输出、操作等活动的基础上,提出用有界模型检测技术对大规模服务进行建模,将用户请求翻译为线性时态逻辑公式,采用适定性问题求解技术快速求解限定长度的服务组合解。实验结果表明有界模型检测技术应用在自动服务组合中是可行的。     

An optimization algorithm for checking feasibility of robust H ∞-control problem for linear time-varying uncertain systems

An algorithm for checking feasibility of the robust H _∞-control problem for systems with time-varying norm bounded uncertainty is suggested. This algorithm is an iterative procedure on each step of which an optimization problem for a linear function under convex constraints determined by LMIs is solved. The effectiveness of the proposed algorithm is demonstrated on the numerical example of a parametrically disturbed pendulum.     

一类并发实时系统的自动验证

一个被广泛用于验证实时系统的方法是根据被验证的实时性质,使用适当的双向模拟等价关系使无限的状态空间转化为有限的状态等价类空间.算法只需要在这个有限的等价类空间里搜索就可以得到正确答案.但是,这个等价类空间的规模一般随着系统规模的增大而产生爆炸性的增长,以至于在很多情况下,穷尽搜索这个空间是不现实的.该文引入了一个等价关系来验证一个由多个实时自动机通过共享变量组成的并发系统是否满足一个线性时段特性.同时,还引入了格局之间的兼容关系来避免对状态等价类空间的穷尽搜索.基于这两个关系,文章提出了一个算法来验证是否一个实时自动机网满足一个线性时段特性.实例研究显示,此算法在某些情况下比其他一些工具有更好的时间和空间效率.     

Computing Accumulated Delays in Real-time Systems

We present a verification algorithm for duration properties of real-time systems. While simple real-time properties constrain the total elapsed time between events, duration properties constrain the accumulated satisfaction time of state predicates. We formalize the concept of durations by introducing duration measures for timed automata. A duration measure assigns to each finite run of a timed automaton a real number —the duration of the run— which may be the accumulated satisfaction time of a state predicate along the run. Given a timed automaton with a duration measure, an initial and a final state, and an arithmetic constraint, the duration-bounded reachability problem asks if there is a run of the automaton from the initial state to the final state such that the duration of the run satisfies the constraint. Our main result is an (optimal) PSPACE decision procedure for the duration-bounded reachability problem.     

Towards an Efficient Path-Oriented Tool for Bounded Reachability Analysis of Linear Hybrid Systems using Linear Programming

The existing techniques for reachability analysis of linear hybrid automata do not scale well to problem sizes of practical interest. Instead of developing a tool to perform reachability check on all the paths of a linear hybrid automaton, a complementary approach is to develop an efficient path-oriented tool to check one path at a time where the length of the path being checked can be made very large and the size of the automaton can be made large enough to handle problems of practical interest. This approach of symbolic execution of paths can be used by design engineers to check important paths and thereby, increase the faith in the correctness of the system. Unlike simple testing, each path in our framework represents a dense set of possible trajectories of the system being analyzed. In this paper, we develop the linear programming based techniques towards an efficient path-oriented tool for the bounded reachability analysis of linear hybrid systems.     

Bounded Model Checking for Timed Automata

Given a timed automaton M, a linear temporal logic formula φ, and a bound k, bounded model checking for timed automata determines if there is a falsifying path of length k to the hypothesis that M satisfies the specification φ. This problem can be reduced to the satisfiability problem for Boolean constraint formulas over linear arithmetic constraints. We show that bounded model checking for timed automata is complete, and we give lower and upper bounds for the length k of counterexamples. Moreover, we define bounded model checking for networks of timed automata in a compositional way.