|
|
Automata in Infinite-state Formal Verification
Lengál, Ondřej ; Jančar, Petr (oponent) ; Veith, Helmut (oponent) ; Esparza, Javier (oponent) ; Vojnar, Tomáš (vedoucí práce)
The work presented in this thesis focuses on finite state automata over finite words and finite trees, and the use of such automata in formal verification of infinite-state systems. First, we focus on extensions of a previously introduced framework for verifi cation of heap-manipulating programs-in particular programs with complex dynamic data structures-based on tree automata. We propose several extensions to the framework, such as making it fully automated or extending it to consider ordering over data values. Further, we also propose novel decision procedures for two logics that are often used in formal verification: separation logic and weak monadic second order logic of one successor. These decision procedures are based on a translation of the problem into the domain of automata and subsequent manipulation in the target domain. Finally, we have also developed new approaches for efficient manipulation with tree automata, mainly for testing language inclusion and for handling automata with large alphabets, and implemented them in a library for general use. The developed algorithms are used as the key technology to make the above mentioned techniques feasible in practice.
|
|
|
Efektivní algoritmy pro práci s konečnými automaty
Hruška, Martin ; Rogalewicz, Adam (oponent) ; Lengál, Ondřej (vedoucí práce)
Nedeterministické konečné automaty jsou používány v mnoha oblastech informatiky, mimo jiné také ve formální verifikaci, při návrhu číslicových obvodů nebo pro reprezentaci regulárlních jazyků. Jejich výhodou oproti deterministickým konečným automatům je schopnost až exponenciálně stručnější reprezentace jazyka. Nicméně, tato výhoda může být pozbyta, jestliže je zvolen naivní přístup k implementaci některých operací, jako je na\-pří\-klad test jazykové inkluze dvojice automatů, jehož naivní implementace provádí explicitní determinizaci jednoho z automatů. V nedávné době bylo ale představeno několik nových přístupů, které právě explicitní determinizaci při testu jazykové inkluze předcházejí. Tyto přístupy využívají tzv. antichainů nebo tzv. bisimulace vzhůru ke kongruenci. Cílém této práce je vytvoření efektivní implementace zmíněných přístupů v podobě nového rozšíření knihovny VATA. Vytvořená implementace byla otestována a je až řádově rychlejší v 90% testovaných případů nežli implementace jiné
|
|
|
Efektivní algoritmy pro stromové automaty
Valeš, Ondřej ; Hruška, Martin (oponent) ; Lengál, Ondřej (vedoucí práce)
Cílem této práce je navržení efektivních algoritmů pro testování jazykové ekvivalence a inkluze stromových automatů a dále pak implementace těchto algoritmů jako rozšíření knihovny VATA. Nejprve je provedena rešerše existujících přístupů testování ekvivalence a inkluze slovních i stromových automatů. Z nich poté vychází návrh nového přístupu k testování ekvivalence a inkluze jazyků stromových automatů založený na bisimulaci vzhledem ke kongruenci, ke kterému je představen formální důkaz korektnosti. Součástí práce je také srovnání efektivity představeného algoritmu a již existujících přístupů, které ukazuje, že na obtížných případech je náš algoritmus často lepší než existující přístupy.
|
|
|
Simulace a protiřetězce pro efektivní práci s konečnými automaty
Holík, Lukáš ; Černá, Ivana (oponent) ; Jančar, Petr (oponent) ; Vojnar, Tomáš (vedoucí práce)
This thesis is focused on techniques for finite automata and their use in practice, with the main emphasis on nondeterministic tree automata. This concerns namely techniques for size reduction and language inclusion testing, which are two problems that are crucial for many applications of tree automata. For size reduction of tree automata, we adapt the simulation quotient technique that is well established for finite word automata. We give efficient algorithms for computing tree automata simulations and we also introduce a new type of relation that arises from a combination of tree automata downward and upward simulation and that is very well suited for quotienting. The combination principle is relevant also for word automata. We then generalise the so called antichain universality and language inclusion checking technique developed originally for finite word automata for tree automata. Subsequently, we improve the antichain technique for both word and tree automata by combining it with the simulation-based inclusion checking techniques, significantly improving efficiency of the antichain method. We then show how the developed reduction and inclusion checking methods improve the method of abstract regular tree model checking, the method that was the original motivation for starting the work on tree automata. Both the reduction and the language inclusion methods are based on relatively simple and general principles that can be further extended for other types of automata and related formalisms. An example is our adaptation of the reduction methods for alternating Büchi automata, which results in an efficient alternating automata size reduction technique.
|
|
|
Efektivní algoritmy pro práci s Büchiho automaty
Laščák, Tomáš ; Holík, Lukáš (oponent) ; Lengál, Ondřej (vedoucí práce)
Cílem této práce je rozšířit existující knihovnu VATA o modul pro práci s Büchiho automaty, které se řadí mezi konečně stavové automaty nad nekonečnými slovy. Tyto automaty jsou využívány v různých oblastech informatiky, mimo jiné také ve formální verifikaci, při LTL model checkingu. LTL model checking se provádí typicky za pomocí operace testování jazykové inkluze mezi dvěma Büchiho automaty. Protože jazyková inkluze může být výpočetně velmi náročná, vzniklo několik optimalizovaných algoritmů pro tento problém, jako je například přístup založený na Ramseyho větě. Předkládaná práce je zaměřena na tento přístup, jehož implementace je přidána do nově vytvořeného rozšíření knihovny VATA. Mimo to jsou do tohoto nového rozšíření přidány také další operace nad Büchiho automaty, jako jsou sjednocení, průnik nebo redukce počtu stavů.
|
|
|
Efektivní algoritmy pro práci s Büchiho automaty
Laščák, Tomáš ; Holík, Lukáš (oponent) ; Lengál, Ondřej (vedoucí práce)
Cílem této práce je rozšířit existující knihovnu VATA o modul pro práci s Büchiho automaty, které se řadí mezi konečně stavové automaty nad nekonečnými slovy. Tyto automaty jsou využívány v různých oblastech informatiky, mimo jiné také ve formální verifikaci, při LTL model checkingu. LTL model checking se provádí typicky za pomocí operace testování jazykové inkluze mezi dvěma Büchiho automaty. Protože jazyková inkluze může být výpočetně velmi náročná, vzniklo několik optimalizovaných algoritmů pro tento problém, jako je například přístup založený na Ramseyho větě. Předkládaná práce je zaměřena na tento přístup, jehož implementace je přidána do nově vytvořeného rozšíření knihovny VATA. Mimo to jsou do tohoto nového rozšíření přidány také další operace nad Büchiho automaty, jako jsou sjednocení, průnik nebo redukce počtu stavů.
|
|
|
Efektivní algoritmy pro stromové automaty
Valeš, Ondřej ; Hruška, Martin (oponent) ; Lengál, Ondřej (vedoucí práce)
Cílem této práce je navržení efektivních algoritmů pro testování jazykové ekvivalence a inkluze stromových automatů a dále pak implementace těchto algoritmů jako rozšíření knihovny VATA. Nejprve je provedena rešerše existujících přístupů testování ekvivalence a inkluze slovních i stromových automatů. Z nich poté vychází návrh nového přístupu k testování ekvivalence a inkluze jazyků stromových automatů založený na bisimulaci vzhledem ke kongruenci, ke kterému je představen formální důkaz korektnosti. Součástí práce je také srovnání efektivity představeného algoritmu a již existujících přístupů, které ukazuje, že na obtížných případech je náš algoritmus často lepší než existující přístupy.
|
|
|
Automata in Infinite-state Formal Verification
Lengál, Ondřej ; Jančar, Petr (oponent) ; Veith, Helmut (oponent) ; Esparza, Javier (oponent) ; Vojnar, Tomáš (vedoucí práce)
The work presented in this thesis focuses on finite state automata over finite words and finite trees, and the use of such automata in formal verification of infinite-state systems. First, we focus on extensions of a previously introduced framework for verifi cation of heap-manipulating programs-in particular programs with complex dynamic data structures-based on tree automata. We propose several extensions to the framework, such as making it fully automated or extending it to consider ordering over data values. Further, we also propose novel decision procedures for two logics that are often used in formal verification: separation logic and weak monadic second order logic of one successor. These decision procedures are based on a translation of the problem into the domain of automata and subsequent manipulation in the target domain. Finally, we have also developed new approaches for efficient manipulation with tree automata, mainly for testing language inclusion and for handling automata with large alphabets, and implemented them in a library for general use. The developed algorithms are used as the key technology to make the above mentioned techniques feasible in practice.
|
|
|
Simulace a protiřetězce pro efektivní práci s konečnými automaty
Holík, Lukáš ; Černá, Ivana (oponent) ; Jančar, Petr (oponent) ; Vojnar, Tomáš (vedoucí práce)
This thesis is focused on techniques for finite automata and their use in practice, with the main emphasis on nondeterministic tree automata. This concerns namely techniques for size reduction and language inclusion testing, which are two problems that are crucial for many applications of tree automata. For size reduction of tree automata, we adapt the simulation quotient technique that is well established for finite word automata. We give efficient algorithms for computing tree automata simulations and we also introduce a new type of relation that arises from a combination of tree automata downward and upward simulation and that is very well suited for quotienting. The combination principle is relevant also for word automata. We then generalise the so called antichain universality and language inclusion checking technique developed originally for finite word automata for tree automata. Subsequently, we improve the antichain technique for both word and tree automata by combining it with the simulation-based inclusion checking techniques, significantly improving efficiency of the antichain method. We then show how the developed reduction and inclusion checking methods improve the method of abstract regular tree model checking, the method that was the original motivation for starting the work on tree automata. Both the reduction and the language inclusion methods are based on relatively simple and general principles that can be further extended for other types of automata and related formalisms. An example is our adaptation of the reduction methods for alternating Büchi automata, which results in an efficient alternating automata size reduction technique.
|
|
|
Efektivní algoritmy pro práci s konečnými automaty
Hruška, Martin ; Rogalewicz, Adam (oponent) ; Lengál, Ondřej (vedoucí práce)
Nedeterministické konečné automaty jsou používány v mnoha oblastech informatiky, mimo jiné také ve formální verifikaci, při návrhu číslicových obvodů nebo pro reprezentaci regulárlních jazyků. Jejich výhodou oproti deterministickým konečným automatům je schopnost až exponenciálně stručnější reprezentace jazyka. Nicméně, tato výhoda může být pozbyta, jestliže je zvolen naivní přístup k implementaci některých operací, jako je na\-pří\-klad test jazykové inkluze dvojice automatů, jehož naivní implementace provádí explicitní determinizaci jednoho z automatů. V nedávné době bylo ale představeno několik nových přístupů, které právě explicitní determinizaci při testu jazykové inkluze předcházejí. Tyto přístupy využívají tzv. antichainů nebo tzv. bisimulace vzhůru ke kongruenci. Cílém této práce je vytvoření efektivní implementace zmíněných přístupů v podobě nového rozšíření knihovny VATA. Vytvořená implementace byla otestována a je až řádově rychlejší v 90% testovaných případů nežli implementace jiné
|
host ::
RSS.