SynQ: An Embedded DSL for Synchronous System Design with Quantitative Types
本文提出嵌入式领域专用语言SynQ，基于定量类型理论和语言嵌入实现同步系统的语义一致设计，支持形式化规约、验证、建模、仿真与代码生成，并通过案例研究验证其有效性。
2025-05-05 cs.PL cs.SE
Correct but Slow: An Empirical Study of the GPU Kernel Evaluation Gap in Modern Domain-Specific Languages
The University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校）
研究现代GPU领域特定语言内核评估的正确性与性能差距。通过对特定内核研究，发现基于正确性评估会接纳严重减速内核，原因因内核家族而异，提出两项轻量级检查作为补充筛选标准。
2026-07-15 cs.SE
A Domain-Specific Language for Simulation-Based Testing of IoT Edge-to-Cloud Solutions
物联网（IoT）在应急响应、智能城市和自动驾驶汽车等领域越来越普遍。仿真在物联网系统的测试中起着关键作用，需要注意的是，完整物联网产品的现场测试可能是不可行的或过于昂贵的。在本文中，我们提出了一个特定领域的语言（DSL）生成边缘到云模拟器。边缘到云模拟器执行与云应用程序通信的大量边缘设备的功能。我们的DSL名为IoTECS，是与物联网分析公司Cheetah Networks合作项目的结果。激励IoTECS的工业用例是通过将云应用置于连接到边缘的物联网设备的极端负载下来确保云应用的可扩展性。我们使用Xtext实现IoTECS，并根据经验评估其实用性。我们进一步反思所吸取的经验教训。
2022-08-15 cs.SE
Metamorphic Testing of Transpilers via Mutation Consistency of Programs
University of Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）
本文针对转译器测试难题，提出基于转译后程序突变一致性的变形测试技术，实现工具MCP-Tester，案例研究显示其能发现纯模糊测试漏检的故障。
2026-08-03 cs.SE
Industrial Strength Formal Using Abstractions
具有数千个多线程和事务的并发系统的验证是一个具有挑战性的问题，不仅对于模拟或仿真，而且对于形式化。为了使设计正确工作并提供最佳PPA，设计人员通常使用复杂的优化，需要在活动线程和事务之间共享多个资源，使用FIFO，Staller，流水线，无序调度和复杂的分层仲裁。这对于大多数非平凡的设计来说都是如此，而不管具体的应用领域，如CPU、GPU或通信。一开始，这些应用程序域中的许多看起来是多样和复杂的;然而，在某种程度上，所有这些应用程序域都采用了排序、负载均衡、仲裁和危险预防等常见设计原则。在本文中，我们提出了一个关键的抽象为基础的方法来验证排序的正确性和仲裁范围内的设计，这是来自不同的应用领域。我们展示了如何通过使用抽象和支持他们的不变量，不仅可以找到深角落的情况下，连续非常深的设计错误，我们还可以建立详尽的证明，以证明没有关键的错误，如死锁，饥饿，和数据完整性的损失。我们提出了一系列不同的设计上的实验结果，并表明，在一些设计，如FIFO，我们可以验证超过100种不同类型的FIFO的订购正确性使用一个单一的断言在一个单一的测试平台。我们还展示了如何FIFO验证的方法，可以适用于验证超过半打不同类型的仲裁器，包括一个非常复杂的内存子系统仲裁器。我们验证了多时钟同步器和基于数据包的设计，从网络域使用相同的抽象FIFO验证。结果表明，我们的方法，这是可重用的和紧凑的力量。
2017-04-30 cs.LO cs.SE
SCARA: A Semantics-Constrained Autonomous Remediation Agent for Opaque Industrial Software Vulnerabilities
Shenyang University of Technology（沈阳工业大学）；Key Laboratory of Information Security for Petrochemical Industry in Liaoning Province（辽宁省石化行业信息安全重点实验室）
本文提出SCARA，一种用于不透明工业软件漏洞的语义约束自主修复代理，通过四阶段流水线将二进制漏洞候选连接到条件验证的修复方案，实现了100%的精度和88.9%的修复成功率。
2026-05-19 cs.CR cs.SE
Generating Test Scenarios from NL Requirements using Retrieval-Augmented LLMs: An Industrial Study
本文提出 RAGTAG，将 RAG 与 LLM 结合，从工业双语自然语言需求中自动生成测试场景，并通过专家访谈验证其相关性、覆盖度、正确性、连贯性与可行性。
2024-04-19 cs.SE
Dezyne: Paving the Way to Practical Formal Software Engineering
设计控制工业设备的软件具有挑战性，特别是由于其固有的并发性。测试这种事件驱动的控制软件是困难的，由于大量的可能的执行场景，只有一个低的动态测试覆盖率在实践中实现。由于这种类型的设备的软件故障的高成本，这又是不期望的。在本文中，我们描述了Dezyne语言和工具; Dezyne是一个程序设计语言，旨在软件工程师设计大型工业控制软件。我们讨论了其基本的两层和组合的方法，使收获的正式方法的好处，从而有力地支持软件工程的指导原则。Dezyne的核心使用mCRL 2语言和模型检查器（Jan Friso Groote等人）。以验证所有可能的执行方案的正确性和完整性。Dezyne的IDE基于语言服务器协议，允许与例如，Visual Studio Code和Emacs扩展了几个自动生成的交互式图形视图。我们报告介绍Dezyne及其前身在几个大型高科技设备制造商导致软件开发时间的减少和报告的现场缺陷的大幅减少。
2021-08-06 cs.LO cs.PL cs.SE
Architectural Invariants and Correctness of IoT-based Systems
物联网应用影响越来越多的工业领域，如智能制造、智能健康监测和家庭自动化;配备传感器和执行器的物理对象或设备相互连接，然后通过软件应用程序进行控制。确保这些应用程序的正确构建、良好运行和可靠性是其中一些应用程序的重要问题，这些应用程序在功能障碍的情况下可能是至关重要的。我们提出的基础上，其共同的架构属性的形式化模型，基于物联网的应用程序的形式化建模的通用框架，其一致性属性的严格分析，其严格的建设和演变。可以逐步添加和检查特定属性。然后使用Event-B实现并实验了所提出的框架。我们利用的观察，基于物联网的物理架构和控制软件的主要要求是共同的所有基于物联网的应用程序;这导致我们的通用形式模型的定义与不变的架构和一致性属性。所提出的方法是通用的，可扩展的，并且可以有益地适应更一般的混合或网络物理系统。我们目前的实现是独立的形式化模型，它可以实现在各种其他形式化分析环境。
2019-12-18 cs.SE
Supporting Industrial Test-Failure Analysis with LLM-Based Systems: An Experience Report
Mälardalen University（马勒达尔大学）；Westermo Network Technologies AB（韦斯特莫网络技术有限公司）
本研究考察工具增强的大语言模型系统在工业夜间测试失败根因分析中的应用，实现单智能体与多智能体两种配置，通过真实失败场景和从业者评估发现单智能体在成本与速度上更优，多智能体优势需在更复杂场景中验证。
2026-09-21 cs.SE
FormalRTL: Verified RTL Synthesis at Scale
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；South East University（东南大学）；Huawei Technologies Co. Ltd.（华为技术有限公司）
FormalRTL通过整合软件参考模型，实现了大规模、验证的RTL综合，解决了工业级硬件设计中的规范模糊和正确性保证问题。
2026-02-25 cs.AR cs.SE
Formal Verification of Real-Time Function Blocks Using PVS
对安全关键系统进行认证的关键步骤是检查它们是否符合硬实时的【形】要求。实现这一点的一个有前途的方法是从预先验证的组件构建系统，并以组合的方式验证它们的正确性。我们以前报告了一个正式的方法来验证功能块（FB）使用表格表达式和PVS证明助手。通过将我们的方法应用于IEC 61131-3标准的可编程逻辑控制器（PLC），我们构建了一个存储库的精确规范和可重用的（已证明）的可行性和正确性的FB定理。然而，我们以前没有应用我们的方法来验证FB的时序要求，因为IEC 61131-3没有定义从定时器构建的复合FB。在本文中，我们在核领域的经验的基础上，我们进行了两个现实的案例研究，包括软件需求和建议FB实现的两个子系统的工业控制系统。这些实现基于IEC 61131-3 FB，包括开启延迟定时器。我们在验证过程中发现问题并提出解决方案。
2015-06-11 cs.LO cs.SE
Trustworthy Refactoring via Decomposition and Schemes: A Complex Case Study
广泛使用的复杂代码重构工具缺乏关于它们实现的转换的正确性的可靠推理，而对经证明的正确重构的兴趣正在不断增加，因为只有形式化验证才能在将工具自动化重构应用于工业规模代码时提供真正的信心。通过使用我们的战略重写为基础的重构规约语言，我们提出了一个复杂的转换分解成更小的步骤，可以表示为重构方案的实例，然后我们展示了半自动形式化验证的组件的基础上的语义的理论理解的程序设计语言。可扩展和可验证的重构定义可以在我们的解释器中执行，该解释器构建在静态分析器框架之上。
2017-08-24 cs.PL cs.SE
Real Differences between OT and CRDT in Correctness and Complexity for Consistency Maintenance in Co-Editors
OT（操作转换）是在20世纪80年代末为支持实时协同编辑器而发明的，并已发展成为当今工作协同编辑器中广泛使用的核心技术，并在工业产品中采用。CRDT（可交换复制数据类型）在2006年左右首次提出，名为WOOT（WithOut Operational Transformation）。后续的CRDT变体通常被标记为“后OT”技术，能够使并发操作在协同编辑器中原生地可交换。最重要的是，CRDT解决方案已经广泛声称优于OT解决方案，并且经常将OT描述为一种不正确和低效的技术。然而，十多年后，CRDT很少在工作的共同编辑中找到; OT仍然是构建当今绝大多数共同编辑的选择。现实和CRDT声称的优势之间的矛盾一直是共同编辑研究人员和开发人员之间的许多困惑和争论的根源。为了实事求是，我们着手对具有代表性的OT和CRDT解决方案以及基于它们的共同编辑进行全面和批判性的审查。从这项工作中，我们取得了关于OT和CRDT的重要发现，并揭示了事实和证据，驳斥了CRDT对OT的所有说法。这些发现有助于解释在现实世界中选择OT和CRDT的根本原因。我们在一系列的三篇文章中报告了这些结果。在本系列的第二篇文章中，我们揭示了OT和CRDT在实现相同的通用转换的基本方法上的差异，以及这些差异如何导致不同的挑战和相应的正确性和复杂性问题。此外，我们揭示隐藏的复杂性和算法缺陷与代表CRDT解决方案，并讨论常见的神话和事实…
2020-06-10 cs.DC cs.HC cs.SE
Can LLMs Learn and Apply Multi-Level Modelling Semantics? A First Empirical Study
Industrial AI Research Centre, Adelaide University（工业人工智能研究中心，阿德莱德大学）；Future Energy Exports Cooperative Research Centre（未来能源出口合作研究中心）；SDQ group, Karlsruhe Institute of Technology（SDQ组，卡尔斯鲁厄理工学院）；Waseda University（早稻田大学）
研究大语言模型能否学习应用多层次建模语义，通过让三种商业大语言模型在六种提示策略下为挑战生成模型并与参考对比，发现句法正确性可及，语义正确性部分实现，明确能力边界，为工业5.0建模工作流设计提供参考。
2026-07-16 cs.SE
Supporting System Testing with a Multi-Agent LLM-based Framework for Knowledge Graph Extraction: A Case Study with Ethernet Switch Systems
University of Ottawa（渥太华大学）；Research Ireland Lero Centre for Software and University of Limerick（利默里克大学软件研究中心）；Huawei Canada（华为加拿大）
本文提出一种基于多智能体的大语言模型框架，用于从以太网交换机配置手册中提取知识图谱，以支持系统测试自动化。该框架通过细粒度的知识图谱模式和迭代的提取-评估-改进循环，提高了知识图谱的提取准确性，并通过行业测试员的反馈证明了其在生成有效测试用例规范方面的有效性。
2026-05-18 cs.SE
K-ST: A Formal Executable Semantics of the Structured Text Language for PLCs
针对 PLC 的 Structured Text 缺乏形式化语义的问题，基于 K 框架开发了符合 IEC 61131-3 标准的可执行语义 K-ST，并借此验证商业编译器与 OpenPLC 平台，发现了 5 个错误和 9 个功能缺陷。
2023-09-12 cs.PL cs.SE
Bridging Natural Language and Formal Specification--Automated Translation of Software Requirements to LTL via Hierarchical Semantics Decomposition Using LLMs
School of Computer Science and Technology, Xidian University（西安电子科技大学计算机科学与技术学院）；Guangzhou Institute of Technology of Xidian University（西安电子科技大学广州研究院）；China Academy of Space Technology（中国空间技术研究院）
本文提出Req2LTL框架，通过层次中间表示OnionL将自然语言需求转换为LTL，实现88.4%的语义准确性和100%的语法正确性。
2025-12-19 cs.SE
Model Checking and Verification of Synchronisation Properties of Cobot Welding
Pioneer Robotics AS（先锋机器人公司）；University of Agder（阿格德大学）；Norwegian University of Life Sciences (NMBU)（挪威生命科学大学）；University of York（约克大学）
本文通过模型检验验证协作焊接机器人同步特性，发现硬件局限是失步根源，并据此重新校准实际系统，显著提升焊接质量，展示了形式化方法在工业场景中的实用价值。
2024-11-21 cs.MA cs.RO cs.SE
