|
|
Approximate Techniques for Markov Models
Andriushchenko, Roman ; Havlena, Vojtěch (referee) ; Češka, Milan (advisor)
In this work we discuss approximative techniques for the analysis of Markov chains, namely, state space aggregation and truncation. First, we focus on the application of the former method for the analysis of discrete-time models: we redesign the clustering algorithm to handle chains with an arbitrary structure of the state space and, most importantly, we improve upon existing bounds on the approximation error. The developed approach is then integrated with uniformisation techniques, in both standard and adaptive forms, to approximate continuous-time models as well as provide estimates of the approximation error. This theoretical framework along with existing truncation-based techniques were implemented within PRISM model checker. Experiments confirm that newly derived bounds provide a several orders of magnitude precision improvement without degrading performance. We show that the resulting aggregating approach can provide a valid model approximation supplied by adequate approximation error estimates, in both discrete and continuous time. Then, we perform a comparative analysis of aggregating and truncating techniques, illustrate how different methods handle various types of models, and identify chains for which aggregating, or truncating, analysis is preferred. Finally, we demonstrate a successful usage of approximative techniques for model checking Markov chains.
|
|
|
Comparing Languages and Reducing Automata Used in Network Traffic Filtering
Havlena, Vojtěch ; Rogalewicz, Adam (referee) ; Vojnar, Tomáš (advisor)
The focus of this thesis is the comparison of languages and the reduction of automata used in network traffic monitoring. In this work, several approaches for approximate (language non-preserving) reduction of automata and comparison of their languages are proposed. The reductions are based on either under-approximating the languages of automata by pruning their states, or over-approximating the language by introducing new self-loops (and pruning redundant states later). The proposed approximate reduction methods and the proposed probabilistic distance utilize information from a network traffic. Formal guarantees with respect to a model of network traffic, represented using a probabilistic automaton are provided. The methods were implemented and evaluated on automata used in network traffic filtering.
|
|
|
Reducing Size of Nondeterministic Automata with SAT Solvers
Šedý, Michal ; Havlena, Vojtěch (referee) ; Holík, Lukáš (advisor)
Nedeterministické konečné automaty (NKA) jsou široce využívány v počítačové vědě, například v oblasti formálních jazyků pro reprezentaci regulárních jazyků, k monitorování vysokorychlostních sítí, rozpoznávání obrazu, modelování hardware, nebo dokonce v bioinformatice pro vyhledávání sekvencí nukleotidových kyselin v DNA. NKA jsou také používány v abstraktním regulárním model checkingu, dále ve verifikaci programů manupulujících s řetězci, ve verifikaci programů využívajících ukazatele, pro konstrukci lineárních rovnic a nerovnic, v rozhodovacích procedurách WS1S a WS2S logiky a mnohých dalších. Minimalizace automatů je základní technikou, která pomáhá snižovat nároky na zdroje (paměť, čas nebo množství hardwarových komponentů) a urychlovat operace prováděné na automatech. Běžně používané minimalizační techniky, jakými jsou slučování stavů, odstraňování hran přechodů nebo saturace, mohou v automatech zanechat potenciální minimalizovatelné podgrafy obsahující duplicitní jazykovou informaci. Tyto fragmenty sestávají ze skupiny stavů, kde je již část jazyka jednoho stavu pokryta jazyky ostatních stavů z této skupiny. Tato práce popisuje novou techniku využívající SAT solver, který poskytuje informaci umožňující minimalizovat tyto doposud neminimalizovatelné části automatů. Nově vyvíjená metoda, která využívá pouze informaci od SAT solveru a slučování stavů minimalizuje automaty podobně efektivně, a v případě automatů s nízkým počtem přechodů dokonce rychleji než nástroj RABIT/Reduce, který využívá slučování stavů a odstraňování hran.
|
|
|
A Haskell Platform for Creating Progressive Web Applications
Zárybnický, Jakub ; Havlena, Vojtěch (referee) ; Lengál, Ondřej (advisor)
Tato práce se snaží usnadnit vývoj webových aplikací psaných v programovacím jazyce Haskell vytvořením sady komponent, které zatím chybí v jeho ekosystému knihoven, se zaměřením na komponenty nutné pro tvorbu Progressive Web Applications, aplikace, které používají nové technologie jako např. Service Workers. Tato práce porovnává, které komponenty se očekávají od webových platforem a které jsou dostupné pro Haskell; popisuje implementaci tří komponent (knihovny pro routování, úložiště a Service Workery); a implementuje tři aplikace, které demonstrují použití těchto komponent.
|
|
|
Conjuction and Disjunction in Fuzzy Logic
Havlena, Vojtěch ; Kunovský, Jiří (referee) ; Křena, Bohuslav (advisor)
This thesis deals with triangular norms and their generalizations - uninorms, in particular with their transformation using a unit function and also with modeling of fuzzy conjunction and disjunction based on empirical data. The conditions under which transformations of certain uninorms give again uninorms are established. Conditions of invariance transformations for certain class of uninorms are found. Transformations of uninorms extend class of connectives. The study of these transformations faciliates the search of modeling conditions. An algorithm for modeling of fuzzy connectors is also proposed and analyzed. An experiment based on implementation of the algorithm is evaluated. This experiment aims at modeling of fuzzy conjunction for human use.
|
|
|
Efficient Automata Techniques and Their Applications
Havlena, Vojtěch ; Jančar, Petr (referee) ; Mayr, Richard (referee) ; Esparza, Javier (referee) ; Vojnar, Tomáš (advisor)
Tato práce se zabývá vývojem efektivních technik pro konečné automaty a jejich aplikace. Zejména se věnujeme konečným automatům použitých pří detekci útoků v síťovém provozu a automatům v rozhodovacích procedurách a verifikaci. V první části práce navrhujeme techniky přibližné redukce nedeterministických automatů, které snižují spotřebu zdrojů v hardwarově akcelerovaném zkoumání obsahu paketů. Druhá část práce je je věnována automatům v rozhodovacích procedurách, zejména slabé monadické logice druhého řádů k následníků (WSkS) a teorie nad řetězci. Navrhujeme novou rozhodovací proceduru pro WS2S založenou na automatových termech, umožňující efektivně prořezávat stavový prostor. Dále studujeme techniky předzpracování WSkS formulí za účelem snížení velikosti konstruovaných automatů. Automaty jsme také aplikovali v rozhodovací proceduře teorie nad řetězci pro efektivní reprezentaci důkazového stromu. V poslední části práce potom navrhujeme optimalizace rank-based komplementace Buchiho automatů, které snižuje počet generovaných stavů během konstrukce komplementu.
|
|
|
An Automatic Theorem Prover
Mazánek, Martin ; Havlena, Vojtěch (referee) ; Lengál, Ondřej (advisor)
This thesis focuses on implementation of resolution-based automatic theorem prover for propositional and first-order logic. The goal of this thesis is to create simple prover and document the development. Making state-of-the-art prover is not the goal of this thesis. We also present some popular automated theorem provers.
|
|
|
Construction of Effective Automata for Regex Matching in HW
Frejlach, Jakub ; Havlena, Vojtěch (referee) ; Češka, Milan (advisor)
This thesis is motivated by the application of REs in domains requiring fast matching such has deep packet inspections. To ensure sufficient speed a HW acceleration is typically employed. During the acceleration, REs are in the form of NFA synthesized on FPGA. Although HW acceleration solves the speed problems, it suffers from increased consumption of the FPGA components, specifically LUT. The goal of this thesis is to design, implement and experimentally evaluate heuristic method for approximation of FA in context of HW accelerated RE matching. The purpose of this approximation is to lower consumption of LUT components during FPGA synthesis. The key idea of the method is to add some transitions allowing to construct a smaller number of character classes and thus to reduce the number of LUT implementing the transition relation while reducing the error by modifying only less significant parts of FA. Proposed method together with evaluation pipeline is implemented in TOFA tool. Technique was evaluated on both synthetic and real data. Results of experiments shows, that transitional approximation works especially well on automatas with large number of equivalence character classes.
|
|
|
Just-in-Time Compilation of Dependently-Typed Lambda Calculus
Zárybnický, Jakub ; Havlena, Vojtěch (referee) ; Lengál, Ondřej (advisor)
Řada programovacích jazyků byla schopna zvýšit svoji rychlost výměnou běhových systémů stavěných na míru za obecné platformy, které pro optimalizaci používají just-in-time překlad, jako jsou GraalVM nebo RPython. V této práci vyhodnocuji, zda je použití takovýchto platforem vhodné i pro jazyky se závislymi typy nebo důkazovými systémy. Tato práce představuje koncepty -kalkulu a teorie typů potřebné pro úvod do závislých typů s relevantními algoritmy, specifikuje malý závisle typovaný jazyk založený na $\lambda\Pi$ kalkulu, a prezentuje dva interpretery tohoto jazyka. Tyto interpretery jsou psané v jazyce Kotlin, první je jednoduchý, psaný ve funkcionálním stylu a druhý používá platformu GraalVM a Truffle. GraalVM je platforma založená na virtuálním stroji Javy (JVM), která přidává just-in-time překladač založený na částečném vyhodnocení (partial evaluation) a Truffle je knihovna pro tvorbu programovacích jazyků využívající tento překladač. Závěr práce vyhodnocuje běhové charakteristiky těchto interpreterů na různých zátěžových testech.Závěry práce jsou ale silně negativní. Vliv JIT překladu není znatelný ani přes snahu optimalizovat běžné algoritmy z teorie typů, které jsou zjevně nevhodné pro platformu JVM. Práce končí návrhy několika navazujících projektů, které by lépe využily možnosti Truffle a které by byly vhodnější pro implementaci závisle typovaných jazyků.
|
|
|
Beyond Register Automata: Pushing the Border of Decidability
Gulčíková, Sabína ; Havlena, Vojtěch (referee) ; Lengál, Ondřej (advisor)
Registrový automat (RA) pracujúci nad nekonečnou abecedou je jedným z nástrojov pre pattern matching s backreferenciami, dynamickú verifikáciu, alebo modelovanie paralelných výpočtov. Súčasné riešenia v aplikáciách pattern matchingu používajú backtrackingové algoritmy v prípade nedeterministických regulárnych výrazov. Nemožnosť determinizovať registrový automat spôsobuje, že nie je vhodným formálnym modelom pre riešenie problémov spojených s neefektívnymi aplikáciami backtrackingových algoritmov. Na druhej strane, vybavenosť konečnou pamäťou slúži ako vhodná báza pre ukladanie takzvaných capture groups použitých v takejto aplikácii. Táto práca sa zaoberá predstavením formálneho modelu registrovo množinového automatu. Veľká trieda registrových automatov môže byť transformovaná do tohto deterministického modelu, ktorý okrem iného, dovoľuje vykonávať rýchly pattern matching s backreferenciami. Definované sú vlastnosti zahŕňajúce rozhodnutelnosť testu prázdnosti, determinizovateľnosť, uzavretosť voči Booleovským operáciám. Zároveň tento model porovnávame voči iným registrovým modelom z hľadiska ich vyjadrovacej sily.
|
guest ::
