Fault Localization in Multi-Threaded C Programs using Bounded Model Checking (extended version)
软件调试是一个非常耗时的过程，对于多线程程序来说，由于线程调度算法的不确定性行为，这一过程甚至更糟。然而，如果使用自动方法来定位故障，则可以大大减少调试时间。在这项研究中，提出了一种新的方法，故障定位，在多线程的C程序。它将多线程程序转换为相应的顺序程序，然后使用适合于这类程序的故障诊断方法，以定位故障。代码转换是用来自反例的规则和上下文切换信息实现的，反例通常由有界模型检查器生成。实验结果表明，该方法是有效的，在这样一种方式，顺序故障定位方法可以扩展到多线程程序。
2015-09-08 cs.LO cs.SE
Space-Efficient Bounded Model Checking
现有的有界模型检验算法使用SAT方法来检验布尔公式的可满足性。这些方法遭受潜在的内存爆炸问题。基于量化布尔公式（QBF）的有效性的方法允许检查公式的指数更简洁的表示，因为不需要“展开”的过渡关系。由于缺乏一个有效的QBF决策过程，这些方法没有得到广泛的应用。我们评估使用QBF有界模型检验（BMC），使用通用SAT和QBF求解器。我们开发了一个特殊用途的决策过程中使用的BMC QBF，并比较我们的技术与使用通用SAT和QBF求解器在现实生活中的工业基准的方法。
2007-10-25 cs.LO
Bounded Model Checking of an MITL Fragment for Timed Automata
时间自动机（TA）是一种常见的建模时间系统的形式。有界模型检验（BMC）是一种使用SAT或SMT求解器搜索违反属性的运行的验证方法。MITL是线性时间逻辑LTL的实时扩展。最初，MITL被定义为非重叠时间间隔的轨迹，而不是“超密集”时间轨迹，允许时间间隔重叠在单个点上，这些点被当今常见的时间自动机语义所采用。在本文中，我们扩展的MITL片段的语义超密集的时间轨迹，并设计了一个有界的模型检验编码的片段。我们证明了正确性和完整性的意义上说，使用一个足够大的范围内的反例，任何给定的非控股property.We可以找到实现建议的有界模型检验方法和实验研究的效率和可扩展性的实现。
2013-04-26 cs.LO
Incremental Symbolic Bounded Model Checking of Software Using Interval Methods via Contractors
有界模型检验（BMC）对于发现程序属性冲突至关重要。对于不安全的程序，BMC可以快速找到从初始状态到违反状态的执行路径，从而反驳给定的安全属性。然而，BMC技术难以伪造包含循环的程序。BMC需要将程序循环逐步展开到绑定$k$，从而暴露属性冲突，这可能导致探索相当大的状态空间。在这里，我们描述和评估的第一个验证方法的基础上，通过承包商的区间方法，以减少域的变量表示的搜索空间。这种减少是基于建模为代表承包商约束的函数的指定属性。特别是，我们利用区间方法通过承包商增量分析程序循环变量和合同的属性保证举行修剪搜索探索的域，从而减少资源消耗积极。实验结果表明，我们所提出的方法的效率和有效性在一个大的基准集，包括$7044$验证任务，与国家的最先进的BMC工具相比。我们提出的方法可以减少内存使用高达$75$ \%，而验证$1$ \%更多的验证任务。
2022-09-21 cs.LO cs.SE
JBMC: A Bounded Model Checking Tool for Java Bytecode
JBMC是一个开源的基于SAT和SMT的有界模型检验工具，用于验证Java字节码。JBMC依赖于Java库的操作模型，它保守地近似于它们的语义，以验证断言违规，数组越界，意外的算术溢出以及Java字节码中的其他类型的功能和运行时错误。如果状态空间的深度上界是已知的，则JBMC可以用于伪造属性或证明程序正确性。JBMC的实际应用包括但不限于错误发现、属性检查、测试输入生成、安全漏洞检测和程序合成。在这里，我们提供了一个详细的描述JBMC的架构和它的功能，包括深入讨论其背景理论和底层技术，包括一个国家的最先进的字符串求解器，以确保Java字节码的安全性和安全性。
2023-02-05 cs.LO cs.PL cs.SE
Integrating Loop Acceleration into Bounded Model Checking
本文将循环加速技术动态集成到基于SMT的有界模型检测中，通过添加捷径和阻塞子句，既能快速发现深层反例，又能在BMC发散时证明安全性，实验表明其在证明不安全性方面具有竞争力。
2024-08-09 cs.LO
Bounded Model Checking for Asynchronous Hyperproperties
对机密性的许多类型的攻击源于计算机程序在其中操作的环境的不确定性（例如，同步器和异步通信信道）。在本文中，我们专注于验证的机密性在不确定性环境中的异步超属性的推理。首先，我们概括的时间逻辑A-HLTL允许嵌套的轨迹量化，其中的轨迹确定不同的执行轨迹可能会推进和口吃。我们提出了一个有界的模型检验算法A-HLTL的基础上QBF解决的一个片段的广义A-HLTL和评估并发程序，调度攻击，编译器优化，投机执行，和缓存定时攻击的各种案例研究。我们还严格分析了A-HLTL不同片段的模型检验的复杂性。
2023-01-26 cs.LO
Bounded Model Checking of Multi-threaded Software using SMT solvers
从单核处理器到多核处理器的过渡使得多线程软件成为计算机辅助验证的一个重要课题。在这里，我们描述和评估的ESBMC模型检查器的扩展，以支持验证多线程软件共享的变量和锁使用有界模型检验（BMC）的基础上可满足性模理论（SMT）。我们描述了三种方法来模型检查多线程软件和我们的建模的同步原语的Pthread库。在惰性方法中，我们生成所有可能的交织，并分别对每个交织调用BMC过程，直到我们找到一个bug，或者系统地探索了所有交织。在时间表记录方法中，我们将所有可能的交织编码成一个单一的公式，然后利用SMT求解器的高速。在欠近似加宽方法中，我们通过从SMT求解器生成的不可满足性证明中提取状态变量和交织的数量来减少状态空间。在所有这三种方法中，我们都使用了部分降阶（POR）技术来减少交织的数量。实验表明，我们的方法可以分析更大的问题，并大大减少验证时间相比，国家的最先进的技术，结合经典的POR方法与符号算法和其他实现反例引导抽象细化技术。
2010-03-19 cs.LO cs.SE
Bounded LTL Model Checking with Stable Models
本文介绍了异步并发系统的有界模型检验，作为回答集编程的一个很有前途的应用领域。作为异步系统的通信自动机，1-安全Petri网的推广模型，使用。它示出了如何1-安全的Petri网和对网络的行为的要求可以被翻译成一个逻辑程序，这样的有界模型检验问题的网可以通过计算相应的程序的稳定模型来解决。稳定模型语义的使用导致有界可达性和死锁检测任务的紧凑编码，以及线性时序逻辑的有界模型检验的更一般的问题。给出了所设计的翻译的正确性证明，并给出了使用该翻译和Smodels系统的一些实验结果。
2003-05-23 cs.AI cs.LO
Scaling Bounded Model Checking By Transforming Programs With Arrays
有界模型检验是发现程序缺陷最成功的技术之一。然而，模型检查器是资源饥渴，往往无法验证程序循环迭代在大型arrays.We提出了一个转换，使有界模型检查器验证某一类数组属性。我们的技术将数组操作（ANSI-C）程序转换为无数组和无循环（ANSI-C）程序，从而显着降低了模型检查器的资源需求。转换后的程序的模型检验使用现成的有界模型检验器有效地模拟循环迭代。因此，我们的转换程序是一个健全的抽象的原始程序，也是精确的，在大量的情况下-我们正式的类的程序，它保证是精确的。我们在行业规范和学术基准上证明了我们的技术的适用性和有用性。
2017-03-07 cs.LO
Functional Reduction to Speed Up Bounded Model Checking
FRAIG-BMC通过功能简化减少冗余，提升边界模型检查的效率和性能。
2025-12-07 cs.LO
Model Checking Resource Bounded Systems with Shared Resources via Alternating Büchi Pushdown Systems
资源受限的多智能体系统的验证一般是不可判定的。在许多这样的设置中，资源对于代理是私有的。本文研究了基于交替时序逻辑（ATL）的资源逻辑在共享资源下的模型检验问题。资源可以被消耗和生产到任何数量。我们表明，模型检验问题是不可判定的，如果两个或两个以上的这样的无界资源。我们的主要技术成果是，在一个单一的共享资源的情况下，问题变得可判定。虽然直观，可判定性的证明是不平凡的。我们减少模型检验的问题交替Büchi下推系统。一个中间结果连接到一般的基于自动机的验证：我们表明，模型检验计算树逻辑（CTL）（紧凑）交替Büchi下推系统是可判定的。
2015-08-14 cs.LO
Some approximations in Model Checking and Testing
模型检验和测试是两个具有相似目标的领域：验证系统是否满足属性。他们从系统的不同假设开始，并开发了许多具有不同近似概念的技术，当精确的验证可能在计算上太难时。本文介绍了近似的概念及其逻辑和统计背景，并由此引出了几种模型检验和测试技术：有界模型检验、近似模型检验、近似黑盒检验、近似基于模型的测试和近似概率模型检验。所有这些方法都保证了验证的质量和效率。
2013-04-16 cs.LO cs.SE
Forward Analysis and Model Checking for Trace Bounded WSTS
我们研究了良结构变迁系统（WSTS）的一个子类，即Ginsburg和Spanier（trans. AMS 1964）意义下的有界完全确定性系统，我们认为它为Finkel和Goubault-Larrecq（Logic. Meth. Comput. Sci. 2012年）。事实上，我们证明，不同于其他条件考虑以前终止的前向分析，有界性是可判定的。有界性被证明是一个有价值的限制WSTS验证，因为我们表明，它进一步允许决定所有的$ω$ -经常属性的无限的痕迹的系统。
2016-03-04 cs.LO
The parameterized space complexity of model-checking bounded variable first-order logic
本文研究有界变量一阶查询模型检测的参数化空间复杂度，建立树层次结构完备性，提出高空间效率检测器，并探讨其最优性。
2019-09-19 cs.LO
A Note on the Complexity of Model-Checking Bounded Multi-Pushdown Systems
本文给出了模型检验多下推系统的复杂性刻画。多下推系统对递归并发程序进行建模，其中任何顺序进程都具有有限控制。我们认为有界性的三个标准概念：上下文有界性，相位有界性和堆栈排序。逻辑形式主义是一个线性时间时态逻辑，扩展了著名的逻辑CaRet，但专用于多下推系统，其中抽象运算符（与调用和返回有关），例如下一次和直到被堆栈参数化。我们表明，这个问题是EXPTIME-完全的上下文有界的运行和一元编码的上下文开关的数量，我们还证明了这个问题是2 EXPTIME-完全的相位有界的运行和一元编码的相位开关的数量。在这两种情况下，值k都作为输入给出（因此它不是模型检验问题的常数），这在复杂性上产生了实质性的差异。在某些情况下，我们的结果改善了以前的复杂性结果。
2012-12-06 cs.FL cs.LO
Technical Report: Model-Checking for Resource-Bounded ATL with Production and Consumption of Resources
文献中已经提出并研究了几种表示资源约束下联盟能力的逻辑。已有的工作表明，如果只考虑资源的消耗，或者系统中任意路径上产生或消耗的资源总量是有界的，那么几种标准逻辑（如资源有界联合逻辑（RB-CL）和资源有界交替时序逻辑（RB-ATL））的模型检验问题是可判定的.然而，对于具有无限资源生产和消费的联盟逻辑，只知道一些不可判定性结果。本文证明了资源无限生产和无限消耗的RB-ATL的模型检验问题是可判定的，但是EXPSPACE困难的.我们还调查了一些易于处理的情况下，并提供了一个详细的比较，资源逻辑RAL的一个变种，连同新的复杂性结果。
2015-04-25 cs.LO cs.MA
Model Checking on Interpretations of Classes of Bounded Local Cliquewidth
本文提出了一种固定参数的一阶模型检验算法，用于对局部宽度有界的图类进行解释。值得注意的是，这包括平面图的解释，更一般地，有界亏格的类。为了获得这一结果，我们开发了一种新的工具，它适用于一个非常一般的设置依赖类，我们相信这可以是一个重要的组成部分，在未来实现类似的结果。
2022-02-25 cs.DM cs.DS cs.LO
Model Checking for Rectangular Hybrid Systems: A Quantified Encoding Approach
可满足性模理论（SMT）求解器已经成功地应用于解决形式化验证中的许多问题，例如从集成电路到信息物理系统的许多类系统的有界模型检验（BMC）。通常，BMC是通过检查一个可能很长但没有量词的公式的可满足性来执行的。然而，BMC问题可以自然地编码为BMC步骤数量的量化公式。在这种方法中，我们然后使用决策程序支持量词来检查这些量化公式的可满足性。该方法先前已被应用于使用量化布尔公式（QBF）编码来执行用于纯离散系统的BMC，然后使用QBF求解器来释放QBF检查。在本文中，我们提出了一个新的量化编码的BMC矩形混合自动机（RHA），这需要使用更一般的逻辑，由于实（密集）时间和实值状态变量建模连续状态。我们已经实现了一个初步的实验原型的方法，使用HyST模型转换工具生成量化BMC（QBMC）查询的Z3 SMT求解器。我们描述了几个时间和混合自动机的基准，如费舍尔和林奇-斯考特互斥算法的实验结果。我们将我们的方法与无量化器的BMC方法进行比较，例如使用dReal SMT求解器的dReach工具中的方法，以及使用MathSAT SMT求解器构建在nuXmv之上的HyComp工具。基于我们有前途的实验结果，QBMC可能在未来是一个有效的和可扩展的分析方法RHA和其他类的混合自动机的进一步改进，在SMT求解器，如Z3的量词处理。
2022-07-14 cs.FL cs.LO cs.SC
FO Model Checking on Posets of Bounded Width
在过去的二十年中，研究一阶（FO）模型检验算法的主要焦点一直是稀疏关系结构-最终由Grohe，Kreutzer和Siebertz提出的FPT算法，用于对无处密集的图类进行FO模型检验[STOC'14]，密集结构最近才开始引起人们的注意。Bova，Ganian和Szeider [LICS'14]发起了对偏序集（偏序集）上FO模型检验复杂性的研究。Bova、Ganian和Szeider证明了模型检验存在FO逻辑在有界宽度的偏序集上是固定参数可处理的（FPT），其中偏序集的宽度是偏序集中最大反链的大小。然而，对于有界宽度偏序集上的一般FO模型检验，FPT算法的存在性仍然是开放的。我们给出了一个算法，它以宽度为$w$的$n$元偏序集$\cal P$和FO逻辑公式$ϕ$为输入，判定$ϕ$在时间$f(ϕ,w)\cdot n^2$上是否在$\cal P$上成立.
2015-05-29 cs.DM cs.LO
Improved Bounded Model Checking of Timed Automata
时间自动机（TA）是一个非常流行的建模形式主义的时间敏感的属性。一个常见的任务是验证TA的网络是否满足给定的属性，通常用线性时态逻辑（LTL）或时间计算树逻辑（TCTL）的子集表示。在本文中，我们建立在TACK有界模型检查TA，它支持基于信号的语义TA和更丰富的度量区间时态逻辑（MITL）。TACK将TA网络和属性编码为LTL的变体，即时钟约束LTL（CLTLoc）。产生的CLTLoc公式然后可以通过诸如Zot的工具求解，该工具将CLTLoc属性转换为可满足性模理论（SMT）求解器的输入逻辑。我们提出了一种新的方法，保留TACK的MITL属性的编码，同时直接到SMT求解器语言编码的TA网络，利用BitVector逻辑和逻辑的实算术。我们还介绍了几个优化，使我们能够显着优于CLTLoc编码在许多实际情况下。
2021-04-26 cs.LO
On Distributed Model Checking of MSO on Graphs
我们认为分布式模型检查的一元二阶逻辑（MSO）的图构成的通信网络的拓扑结构。因此，图既是被检查的结构，也是执行分布式计算的系统。我们证明了MSO可以分布式模型检查，只有一个常数的消息发送到每个链接的平面网络有界直径，以及网络有界度和有界树长。分布式算法依赖于非平凡变换的线性时间顺序算法有界树宽图的树分解。
2009-04-13 cs.DC cs.LO
Scaling Bounded Model Checking By Transforming Programs With Arrays
有界模型检验是发现程序缺陷最成功的技术之一。然而，对于在大型数组上进行循环迭代的程序，有界模型检查器通常会超出其可用资源的限制。我们提出了一个转换，使有界模型检查器，以验证某一类数组属性。我们的技术将ANSI-C中的数组操作程序转换为无数组和无循环的程序。转换后的程序可以有效地验证一个现成的有界模型检查。虽然变换后的程序是，在一般情况下，原程序的抽象，我们正式表征的性质，变换是精确的。我们在行业规范和学术基准上证明了我们的技术的适用性和有用性。
2016-08-17 cs.LO cs.PL
Bounded Model Checking for Unbounded Client Server Systems
IIT Dharwad（印度理工学院达瓦德分校）；NIT Calicut（卡尔库特国立理工学院）
本文提出了一种新的计数逻辑和二维有界模型检查策略，用于验证具有无限客户端的客户端-服务器系统。
2026-02-18 cs.LO
Efficient Loop Conditions for Bounded Model Checking Hyperproperties
有界模型检验（BMC）是一种通过增量式地探索系统状态空间来发现缺陷的有效技术。为了通过有限的结构推理无限的轨迹并最终获得完整性，BMC结合了重新访问先前观察到的状态的循环条件。本文着重于开发循环条件BMC的HyperLTL-时间逻辑的hyperproperties，允许表达重要的政策，在并发系统的安全性和一致性，等等。循环条件HyperLTL比LTL更复杂，因为不同的轨迹可能会不一致地在不相关的时刻循环。HyperLTL的现有BMC方法仅考虑线性展开，而没有任何循环能力，这排除了找到小的无限迹线和获得完整的技术。我们调查循环条件HyperLTL BMC，其中HyperLTL公式可以包含多达一个量词交替。我们首先提出了一个一般的完全自动机为基础的技术，这是基于最大展开的界限。然后，我们引入替代的基于模拟的算法，允许有效地利用短循环，生成SAT查询，其满足性保证了原始模型检验问题的结果。我们还报告了使用Z3 py的BMC技术的原型实现的经验评估。
2023-01-26 cs.LO
Using Bounded Model Checking to Focus Fixpoint Iterations
在通过抽象解释的静态分析中，两个经典的不精确性来源是加宽和合并操作。合并操作可以通过区分路径来完成，就像在跟踪分区中一样，代价是枚举指数数量的路径。在这篇文章中，我们描述了如何避免这种系统的探索，集中在一个单一的路径，指定的SMT解决。我们的方法与加速技术结合得很好，因此在某些情况下也可以消除加宽。我们说明了它的公知的凸多面体域。
2011-06-14 cs.LO cs.PL
From Bounded Checking to Verification of Equivalence via Symbolic Up-to Techniques
我们提出了一个有界等价性验证技术的高阶程序与局部状态。该技术结合了完全抽象的符号环境互模拟类似的符号游戏语义，新的技术，轻量级的状态不变的注释。这产生了没有假阳性或假阴性的等效性验证技术。该技术是有界完备的，因为所有的不等式都是自动检测到足够大的界限。此外，几个硬等价证明自动或后被注释与状态不变量。我们在一个名为Hobbit的工具原型中实现了该技术，并使用一组广泛的新的和现有的示例对其进行基准测试。霍比特人可以证明许多经典的等价关系，包括所有迈耶和西伯的例子。
2021-10-22 cs.LO cs.PL
Proving Safety with Trace Automata and Bounded Model Checking
循环欠近似是一种技术，它通过额外的分支来丰富C程序，这些分支代表了（有限的）循环迭代范围的效果。虽然这种技术可以显著地加速错误的检测，但它引入了冗余的执行跟踪，这可能使程序的验证复杂化。这对于基于有界模型检验的验证工具尤其如此，该工具结合了简化的算法来确定是否已经考虑了循环的所有可行迭代。我们提出了一种技术，使用\emph{trace automata}，以消除执行循环加速后的冗余执行。该方法减小了分析下的程序的直径，这在某些情况下足以允许使用有界模型检验的安全性证明。我们的转换是精确的-它不会引入假阳性，也不会掩盖任何错误。我们已经实现了分析作为一个源到源的转换，并提出了实验结果显示该技术的适用性。
2014-10-21 cs.FL cs.LO cs.PL
Bounded Model Checking of Pointer Programs Revisited
指针程序的有界模型检验是一种调试技术，用于操作堆上动态分配的指针结构的程序。它基于以下四点意见。第一，错误条件（如悬空指针的解引用）可以用双变量一阶逻辑的~片段来表示。其次，片段在最弱的前提条件wrt下是封闭的。有限路径第三，数据结构，如树、列表等，可以通过在数据库片段中定义的归纳谓词来表达。最后，双变量逻辑和数据库的两个片段的组合是可判定的。在本文中，我们通过扩展底层逻辑的表达能力来改进这种技术。在~序列的例子中，我们证明了新的逻辑是能够建模更复杂的数据结构与更复杂的依赖堆和更复杂的分析。
2016-02-29 cs.LO cs.PL
FO model checking of geometric graphs
在过去的二十年里，一阶（FO）模型检验算法的研究主要集中在稀疏关系结构上--最终由Grohe、Kreutzer和Siebertz提出的FPT算法，用于对无处密集的图类进行FO模型检验。与此相反，除了局部有界的顶点宽度的情况下，只有很少的是目前所知的密集类的图或其他结构的FO模型检验。我们研究的FO模型检验问题的稠密图类定义的几何手段（相交和可见性图）。我们得到新的非平凡FPT结果，例如，对于圆弧、圆、盒、盘和双可见性图的受限子类。这些结果使用FPT算法Gajarskeleton等人。有界宽度偏序集的FO模型检验。我们还通过相关的硬度降低来补充易处理性结果。
2018-03-26 cs.LO
Bounded Model Checking of Max-Plus Linear Systems via Predicate Abstractions
本文介绍了最大线性系统的谓词抽象。从系统矩阵以及所考虑的规范中自动选择等同器械。我们专注于验证时间差规格，其中包括连续事件之间的关系MPL系统。我们实现了一个有界的模型检验（BMC）过程中的谓词抽象的给定MPL系统，以验证时间差规格的满意度。我们的谓词抽象实验表明，改善现有的MPL抽象算法。此外，重点是BMC算法，我们可以提供一个明确的上限的完整性阈值的瞬态和底层MPL系统的循环。
2019-07-08 cs.LO cs.SY eess.SY
Efficient Algorithms for Time- and Cost-Bounded Probabilistic Model Checking
在概率定时系统的设计中，关于在给定时间、能量或更一般的成本预算内发生的行为的有界要求是至关重要的。传统上，这样的需求已经通过根据成本约束展开模型来减少到无界情况来进行模型检查。这加剧了状态空间爆炸问题，并显著增加了运行时间。在本文中，我们提出了三个新的算法来模型检查的时间和成本有界的马尔可夫决策过程和概率时间自动机，避免展开的属性。它们是基于一个修改的值迭代过程，枚举的状态，并消除技术。我们现在可以得到结果的任何成本限制在一个单一的状态空间不大于相应的无界或期望值属性。特别是，我们可以自然地计算累积分布函数，而无需开销。我们评估的适用性，并比较我们的新算法的性能和他们的实施从文献中的一些案例研究。
2016-05-18 cs.LO
Checking Timed Bisimulation with Bounded Zone-History Graphs -- Technical Report
时间自动机（TA）是一个行之有效的形式化描述离散状态/连续时间行为的时间临界反应系统。关于基本分析问题的候选人的实现对规范进行比较，都给定为TA，它已被证明，定时跟踪等价是不可判定的，而定时互模拟等价是可判定的。相应的证明利用区域图，一个有限的，但通常非常占用空间的TA语义表征。因此，大多数实用的TA工具利用区域图，而不是符号和一般更有效的表示TA语义，自动化分析任务。然而，区域图只产生声音的分析任务的结果被简化为平原可达性问题，从而检查定时双相似性太不精确。在本文中，我们提出了有界区域历史图，一种新的表征TA语义促进可调的权衡精度和可扩展性之间的时间双相似性检查。据我们所知，我们的工具TimBrCheck是目前唯一可用的工具，用于有效地检查定时双相似性，甚至支持无声移动的非确定性TA。我们进一步提出了实验结果，从应用我们的工具收集的社区基准，提供洞察精度和效率之间的权衡，取决于绑定值。
2020-09-16 cs.FL cs.LO
MPBMC: Multi-Property Bounded Model Checking with GNN-guided Clustering
Indian Statistical Institute（印度统计研究所）；IBM Systems（IBM系统公司）；Texas Instruments（德州仪器）
本文提出基于图神经网络的多属性有界模型检查方法，通过功能聚类提升多属性验证效率。
2026-02-26 cs.AI cs.LG cs.LO
Compact Labelings For Efficient First-Order Model-Checking
我们考虑可以从标签检查的图形属性，即，位序列，对数长度附加到顶点。我们证明了存在这样一个标签检查一个一阶公式的自由集变量在图的每一个类是\emph{nicely locally cwd-decomposable}。这个概念概括了\emph{nicely locally tree-decomposable}类的概念。这些类的图可以由具有有限重叠的有界\emph{clique-width}的图覆盖。我们也考虑这样的标签的\emph{bounded}一阶公式的图形类的\emph{bounded expansion}。其中一些结果被扩展到计数查询。
2014-07-08 cs.DS cs.LO
Type-checking Liveness for Collaborative Processes with Bounded and Unbounded Recursion
我们提出了第一个会话类型系统，保证可能非终止通信进程的请求-响应活性属性。这些类型用一组所需的响应来扩充标准二进制会话类型的分支和选择类型，这表明每当选择特定标签时，最终也必须选择一组其他标签，即其响应。我们证明，这些扩展类型是严格的表达比标准的会话类型。我们提供了一个类型系统的过程演算类似于一个子集的内部（基于数据）和外部（基于事件）分支，消息传递，有界和无界循环的协作BPMN流程。我们证明了这个类型系统是合理的，即，它保证了无死锁进程的请求-响应活性。我们在一个无限状态系统的具体例子上说明了微积分和类型系统的使用。
2016-01-05 cs.LO
Model checking Branching-Time Properties of Multi-Pushdown Systems is Hard
我们解决了多下推系统的共享内存并发程序的模型检验问题。我们认为在这里布尔程序与有限数量的线程和递归过程。众所周知，这类程序的模型检验问题是不可判定的。在本文中，我们调查的可判定性和这个问题的复杂性的假设下，有界的上下文切换定义的Qadeer和Zeroof，和相位有界的La Torre等人提出的。对时间逻辑，特别是分支时间逻辑，如模态$μ$ -演算或CTL的模型检验这样的系统很少受到关注。众所周知，与模态$μ$ -演算密切相关的奇偶博弈对于有界相位系统类是可判定的（因此对于有界上下文切换也是如此），但具有非初等复杂性（赛斯）。一个自然的问题是，这种高复杂性是否是不可避免的，有什么方法来绕过它。本文解决这些问题，不幸的是，有点令人惊讶的是，它表明，分支模型检验的MPDS本质上是一个很难的问题，没有简单的解决方案。我们证明了在相位限制下的MPDS上的奇偶博弈是非初等的。我们的主要结果表明，模型检验的$k$上下文有界MPDS对一个简单的CTL片段，由公式，其时间运营商来自集合${\EF, \EX}$，有一个非初等的下界。
2012-05-31 cs.FL cs.GT cs.LO
Applying Multi-Core Model Checking to Hardware-Software Partitioning in Embedded Systems (extended version)
我们提出了一种替代方法来解决硬件（HW）和软件（SW）分区问题，它使用基于可满足性模理论（SMT）的有界模型检验（BMC）结合使用开放多处理的多核支持。基于多核SMT的BMC方法允许基于模型检查器可用的处理器核数初始化许多验证实例。每个实例检查不同的最优值，直到满足优化问题。我们的目标是表明，多核模型检查技术可以是有效的，在特定情况下，找到最佳的解决方案的HW-SW分区问题使用基于SMT的BMC方法。实验结果表明，该方法与传统的线性规划算法和遗传算法相比具有更好的收敛性。
2015-09-08 cs.LO cs.SE
Constraint LTL Satisfiability Checking without Automata
本文提出了一种新的方法来判定用线性时态逻辑语言写的带有将来和过去算子的公式和属于约束系统D的原子公式的可满足性（简称CLTLB（D））。该技术基于有界可满足性的概念，并将CLTLB（D）公式编码为QF-EUD，结合了无量词等式理论和D.类似于标准LTL，其中有界模型检查和SAT求解器可以用作自动机理论方法的模型检查的替代方案，我们的方法允许用户通过SMT求解技术来解决CLTLB（D）公式的可满足性问题，而不是通过检查合适的自动机A_A的语言的空性。该技术是有效的，并已在我们的Zot形式化验证工具中实现。
2014-02-11 cs.LO
A Toolbox For Property Checking From Simulation Using Incremental SAT (Extended Abstract)
我们提出了一个工具，主要支持的能力，检查有界的属性从一系列的状态在运行。目标设计被编译成AIGNET，然后选择性地和迭代地翻译成增量SAT实例，在该实例中，为新术语添加子句，并通过分配现有文字来简化子句。该工具的其他应用程序可以由用户提供约束函数的替代附件来导出，这些约束函数指导迭代和SAT检查。其中包括一些Verilog RTL示例以供参考。
2018-10-10 cs.LO cs.SE
Model-Checking for Successor-Invariant First-Order Formulas on Graph Classes of Bounded Expansion
本文证明在后继不变一阶公式的模型检测问题上，当底层 Gaifman 图类具有有界扩张时该问题是固定参数可解的，从而推广了此前关于平面图、排除固定子式等图类的结果。
2017-05-21 cs.LO
Model Checking Existential Logic on Partially Ordered Sets
我们研究了在有限偏序集（简称偏序集）中检验存在句（即使用存在量词和所有布尔连接词构建的前缀形式的一阶句）是否为真的问题。偏序集是一个自反的、反对称的、传递的有向图。这个问题包括基本的嵌入问题，找到一个同构的副本偏序集作为诱导子结构的另一个偏序集。模型检验存在逻辑已经是NP-困难的固定偏序集，因此，我们研究的结构性质的偏序集产生条件的固定参数易处理的问题时，参数化的句子。我们确定宽度作为一个中心的结构属性（偏序集的宽度是成对的不可比元素的子集的最大大小），我们的主要算法的结果是，模型检验存在逻辑类的有限偏序集的有界宽度是固定参数听话。我们观察到一个类似的现象，在经典的复杂性，我们证明了同构问题是多项式时间有界宽度的偏序集类听话，这解决了一个开放的问题，为了理论。我们围绕我们的主要算法结果的复杂性结果限制较少，自然相邻类的有限偏序集，在这个意义上建立其紧密性。我们还将我们的工作与（并证明其独立性）的基本固定参数的有界度和有界宽度的有向图的模型检验的易处理性结果。
2014-04-15 cs.DS cs.LO
A Tree-Shaped Tableau for Checking the Satisfiability of Signal Temporal Logic with Bounded Temporal Operators
Politecnico di Milano（米兰理工大学）；TU Wien（维也纳工业大学）
针对信息物理系统中带界时间算子的离散时间信号时序逻辑（STL）的可满足性检验需求，提出一种利用时间区间冗余加速的树形单次表算法，可拓展用于多种STL相关验证任务，性能优于现有最优编码方法。
2025-07-29 cs.LO
Twin-width I: tractable FO model checking
受Guillemot和Marx [SODA '14]在置换上定义的宽度不变量的启发，我们在图和矩阵上引入了孪生宽度的概念。真次闭类、有界秩宽图、映射图、无$K_t$单位$d$维球图、具有有界大小反链的偏序集以及2维偏序集的真子类都具有有界孪宽。在所有这些类（除了地图图没有几何嵌入），我们展示了如何计算在多项式时间序列的$d$ -收缩，见证双宽度是最多$d$。我们表明，FO模型检验，这是决定如果一个给定的一阶公式$ϕ$评估为真的一个给定的二进制结构$G$域$D$，是FPT在$|ϕ|$上的类有界双宽度，提供了证人。更确切地说，给定$G$的$d$ -收缩序列，我们的算法在时间上运行$f(d,|ϕ|) \cdot |D|$，其中$f$是可计算但非初等的函数。我们还证明了有界双宽度保存FO的解释和转导（允许操作，如平方或补充图）。这统一并显著扩展了关于非单调类上FO模型检验的固定参数易处理性的知识，例如Gajarskeleton等人的有界宽度偏序集上的FPT算法[FOCS '15]。
2021-10-25 cs.DM cs.DS cs.LO
Complexity of Model Checking for Modal Dependence Logic
模态依赖逻辑（Modal Dependence Logic，MDL）是由Väänänen最近提出的。它通过操作符=（）增强了基本模态语言。对于命题变量p_1，.，p_n原子式=（p_1，...，p_（n-1），p_n）直观地说明p_n的值仅由p_1，.，p_（n-1）。我们证明了Kripke结构上MDL公式的模型检验是NP完全的，并进一步考虑了通过限制允许的命题和模态连接词的集合而得到的MDL片段。事实证明，几个片段，例如，没有情态动词或没有命题连接词的句子仍然是NP完全的。我们还考虑了MDL的限制，其中每个单个依赖原子的长度由整个逻辑固定的数字限制。我们表明，这个有界MDL的模型检验问题仍然是NP完全的。我们还通过允许经典析取（由Sevenster引入）来扩展MDL，除了依赖析取之外，并表明经典析取总是至少与有界元依赖原子一样糟糕，在某些情况下甚至更糟，例如，只有两个析取的片段是NP完全的。此外，我们几乎完全分类的计算复杂性的模型检验问题的所有限制的命题和模态算子的无界以及有界MDL。
2012-01-27 cs.CC cs.LO
On-the-fly Fast Mean-Field Model-Checking: Extended Version
一种新的，可扩展的，在飞行模型检验程序，以验证有界的PCTL属性的背景下，非常大的系统中的独立的相互作用的对象。该方法结合了动态模型检验技术和离散时间的确定性平均场近似。的渐进正确性的程序和一些结果的应用程序的原型实现的FlyFast模型检测器。
2013-12-12 cs.LO
Fly-automata for checking MSO 2 graph properties
一个描述性更强但太长的标题是：构造飞行自动机来检查用边量化写的一元二阶公式表示的有界树宽图的性质。这些特性简称为MSO 2。Fly-automata（FA）在表示图的术语上自底向上运行，并“动态”计算必要的状态和转换，而不是查看巨大的，实际上无法实现的表。在以前的工作中，我们已经构造了处理表示有界宽度的图的项的FA，以检查它们的一元二阶（MSO）性质（由没有边量化的公式表示）。在这里，我们适应这些FA的关联图，使他们可以检查MSO 2属性的有界树宽度的图。这是可能的，因为：（1）图的MSO ~ 2性质就是图的关联图的MSO性质;（2）图的关联图的树宽是线性有界的。我们的结构实际上是可实现的和可用的。我们详细介绍了具体的结构自动机在这个角度来看。
2015-12-22 cs.LO
Tarmo: A Framework for Parallelized Bounded Model Checking
本文研究了共享内存环境和工作站集群环境下的有界模型检验（BMC）并行化方法。我们提出了一个通用的框架，并行BMC命名为Tarmo。我们的框架可以与BMC的任何增量SAT编码一起使用，但对于本文中的结果，我们仅使用当前最先进的完整PLTL编码。使用这种编码允许我们检查安全性和活性属性，这与早期分发BMC时仅限于安全属性的工作相反。尽管我们的重点是BMC后，它已被翻译成SAT，现有的分布式SAT求解器并不适合我们的应用程序。这是因为解决BMC问题不是解决一组独立的SAT实例，而是解决多个相关的SAT实例，增量编码，其中每个实例的可满足性对应于特定长度的反例的存在。我们的框架包括一个通用的共享子句数据库的架构，允许SAT求解线程之间轻松共享子句解决各种这样的实例。我们提出了广泛的实验结果与我们的Tarmo实现的多个变体。我们的共享内存变体比传统的单线程方法具有更好的性能，这是许多用户可以受益于多核和多处理器技术的广泛应用的结果。此外，我们证明了我们的框架可以部署在一个典型的工作站集群，其中几个多核机器通过网络连接。
2009-12-13 cs.DC cs.LO
Bounded Quantifier Instantiation for Checking Inductive Invariants
本文提出有界视界量词实例化方法，限制实例化项深度以保证SMT求解器终止，能有效检查归纳不变量，且界限1时可自动模拟插桩，无需修改代码。
2019-08-20 cs.LO cs.PL
Incremental Bounded Model Checking of Artificial Neural Networks in CUDA
Federal University of Amazonas（亚马逊联邦大学）；SIDIA Instituto de Ciência e Tecnologia（SIDIA科学技术研究所）；University of Manchester（曼彻斯特大学）
人工神经网络（ANN）是用于各种应用的强大的计算系统，这是由于其通用性来概括和响应意外的输入/模式。然而，人工神经网络的安全关键系统的实现可能会导致故障，这是很难预测的设计阶段，因为人工神经网络是高度并行的，他们的参数是很难解释。在这里，我们开发并评估了一种基于增量有界模型检验（BMC）的新型符号软件验证框架，以检查多层感知器（MLP）中的对抗性情况和覆盖方法。特别是，我们进一步开发了高效的基于SMT的图形处理单元上下文有界模型（ESBMC-GPU），以确保某些安全属性的可靠性，其中安全关键系统可能会出现故障并做出错误的决策，从而导致不必要的材料损坏甚至危及生命。本文标志着第一个符号验证框架的原因在CUDA实现的人工神经网络。我们的实验结果表明，我们在ESBMC-GPU上实现的方法可以成功地验证人工神经网络的安全属性和覆盖方法，并正确地生成28个MLP对抗案例。
2019-07-30 cs.LG cs.LO cs.NE
A New Perspective on FO Model Checking of Dense Graph Classes
本文研究稠密图的一阶（FO）模型检验问题，即那些在稀疏图类中具有FO解释（或者是FO转换）的图。给出了在有界度图中FO可解释的图类的结构特征。这种特征使我们能够有效地计算输入图的FO解释。因此，我们得到了一个FPT算法的后继不变的FO模型检验的任何图形类，这是FO解释（或FO转换）的图类的有界度。我们用来获得这些结果的方法也可能是独立的利益。
2018-05-04 cs.DM cs.LO math.CO
Dynamic Reductions for Model Checking Concurrent Software
并行程序的符号模型检验是解决交织爆炸问题的有效方法。我们提出了一个动态减少技术，以避免不必要的交织。通过扩展Lipton的原始工作与双相似性的概念，我们容纳动态事务，从而减少依赖于静态分析，这是一个严重的瓶颈，在其他减少技术的准确性。结合符号模型检验和动态约简技术已被证明是具有挑战性的，在过去。尽管如此，我们的通用归约定理使我们能够推导出一种有效的符号编码，我们为IC3和BMC实现了这种编码。实验证明了几个案例研究和一个大的SVCOMP基准动态减少的权力。
2016-11-28 cs.FL cs.LO
Symbolic Model Checking using Intervals of Vectors
Computer Science Department Faculty of Science University of Geneva（日内瓦大学理学院计算机科学系）
本文提出了一种基于向量区间的新方法，用于高效进行Petri网的CTL模型检查，通过同态操作和标准形式提升性能。
2026-09-16 cs.LO
Model Checking Classes of Metric LTL Properties of Object-Oriented Real-Time Maude Specifications
针对非层次面向对象的实时的【形】Maude规范，提出了一种用于模型检验两类重要度量时态逻辑（MTL）属性（即有界响应和最小分离）的转换方法。我们证明了我们的模型检验算法的正确性，它终止于合理的非Zeno-ness假设时，可达状态空间是有限的。这些新的模型检验功能已集成到实时的【形】Maude中，并用于分析医疗设备网络和4路交通路口系统。
2010-09-22 cs.LO
