Fully Generalized Reactivity(1) Synthesis
本文提出基于COCOA的统一综合方法，弥合GR(1)到LTL的效率差距，在保持GR(1)效率的同时处理超出GR(1)的规范。
2024-02-05 cs.FL
Reactive Synthesis for DECLARE via symbolic automata
给定一个规范的线性时间的时间逻辑解释有限的痕迹（LTLf），反应性合成问题要求找到一个有限表示的，终止控制器的反应，以执行所需的系统规范的不可控的行动的环境。在本文中，我们研究，第一次，反应性的综合问题，DEQUE-一个片段的LTLf广泛用于在理论和实践中指定声明性的，基于约束的业务流程。我们提供三方面的贡献。首先，我们给出了一个朴素的，双指数时间综合算法。第二，我们展示了如何任意的DEPENE规范可以compensarily编码成一个等价的纯过去的LTLf，我们利用这一点来定义一个优化的，单指数时间算法DEPENE合成。第三，我们推导出一个符号版本的算法，通过引入一个新的翻译纯过去的时间公式符号确定性有限自动机。
2022-12-21 cs.FL cs.LO
The Complexity of Transducer Synthesis from Multi-Sequential Specifications
有限字上的换能器综合问题询问，给定规范$S \subseteq I \times O$，其中$I$和$O$是有限字的集合，是否存在实现$f: I \rightarrow O$，其（1）满足规范，即，所有$i\in I$的$(i,f(i))\in S$，以及（2）可以由某些输入确定性（又名顺序）转换器$\mathcal{T}_f$定义。如果存在这样的实现$f$，则程序还应输出$\mathcal{T}_f$。可实现性问题就是相应的决策问题。对于同步传感器给出的规范（交替读取和写入一个符号），这是经典的$ω$ -字综合问题的有限变体，由Büchi和Landweber在1969年解决，并且已知在有限和$ω$ -字设置中的可实现性问题是ExpTime-c。对于异步传感器给出的规范（它可以在单步的中写入一批符号，或者一个符号也不写），已知可实现性问题是不可判定的。我们认为在这里的类多顺序规格，定义为有限工会的顺序传感器可能无法比较的域。我们提供了最佳的决策过程中的同步和异步设置的可实现性问题，表明它是PSpace-C。此外，每当规范是可实现的，我们暴露了一个顺序的传感器，实现它的建设，并具有双指数的大小，我们证明是最佳的。
2019-05-09 cs.FL
Reactive Synthesis with Maximum Realizability of Linear Temporal Logic Specifications
自治系统的一个具有挑战性的问题是合成一个反应控制器，符合一组给定的正确性。线性时序逻辑（LTL）提供了一种形式语言来描述系统所需的行为属性。在规范源自系统设计的各个方面或由大量公式组成的应用中，整个系统规范可能无法实现。在这个事实的驱动下，我们开发了一个优化变体的合成LTL公式，其目标是设计一个控制器，满足一组硬规格，并最小限度地违反了一组软规格。为此，我们引入了一个价值函数，通过利用LTL语义，量化违反属性的水平。受有界合成思想的启发，我们确定了实现大小的界限，并搜索相对于所述价值函数最优的实现。我们提出了一种新的最大可满足性编码搜索的最佳实现（在给定的范围内的实现大小）。我们迭代地增加实现大小的界限，直到满足终止标准，例如超过价值函数的阈值。
2019-10-04 cs.FL
Specify What? Enhancing Neural Specification Synthesis by Symbolic Methods
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
本研究结合大语言模型与Frama-C生态的Pathcrawler、EVA符号分析工具，增强ACSL格式C程序规约合成质量，且方法更倾向推断程序意图而非实际行为。
2024-09-18 cs.FL cs.LG cs.SE
Synthesis of Data Word Transducers
本文研究数据ω-词上的反应式合成，针对扩展寄存器的自动机规范与转换器实现，探讨不同规范类型及寄存器有无界下的可判定性，提出通用技术并重新证明全称规范的有界合成可判定性。
2021-03-17 cs.FL
Automaton-Guided Control Synthesis for Signal Temporal Logic Specifications
University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
本文提出了一种基于信号时序逻辑（STL）规范的连续动力系统控制综合算法框架。我们提出了一种新的算法，以获得一个时间划分的有限自动机从STL规范，并介绍了一个多层的框架，利用这个自动机引导基于采样的搜索树在空间和时间。我们的方法是能够合成一个控制器的非线性动力学和多项式谓词功能。我们证明了我们的算法的正确性和概率完备性，并说明了我们的框架的效率和有效性的几个案例研究。我们的研究结果显示了一个数量级的加速比最先进的。
2022-10-04 cs.FL cs.RO cs.SY
Learning-based Bounded Synthesis for Semi-MDPs with LTL Specifications
这封信提出了一个基于学习的有界合成的半马尔可夫决策过程（SMDP）与线性时序逻辑（LTL）规范。在SMDP和从LTL规范转换的确定性$K$ -co-Büchi自动机（d $K$ cBA）的乘积中，我们基于强化学习和贝叶斯推理学习满足LTL规范的获胜区域和其中的动态。然后，我们合成满足以下两个条件的最优策略。(1)它最大化到达获胜区域的概率。(2)它最大限度地减少了获胜区域内停留时间的长期风险。长期风险的最小化是基于估计的动态和值迭代来完成的。我们表明，如果折扣因子是足够接近1，合成的政策收敛到最优政策的探索所获得的数据的数量走向无穷大。
2022-04-09 cs.FL cs.SY eess.SY
Flow-Based Synthesis of Reactive Tests for Discrete Decision-Making Systems with Temporal Logic Specifications
California Institute of Technology（加州理工学院）；Brown University（布朗大学）
针对自主系统复杂规范测试设计难的问题，提出基于流的反应式测试综合方法，结合自动机理论与MILP生成最小限制的测试策略，经仿真和四足机器人实验验证有效。
2024-04-15 cs.FL cs.RO cs.SY
Synthesis of Deterministic Top-down Tree Transducers from Automatic Tree Relations
我们认为，从自动机可定义的规格，作为二元关系，在有限的树确定性树传感器的合成。我们考虑的情况下，规范是确定性的自顶向下树自动，这意味着规范是可识别的一个确定性的自顶向下树自动机，并行同步读取两个给定的树。在这种情况下，我们研究树传感器，允许有界延迟或任意延迟。每当传感器从输入树中读取符号但不产生输出时，就会引起延迟。我们提供了决策程序的有界和任意延迟，产生确定性的自上而下的树传感器，实现有效的输入树的规格。类似于词的关系的情况下，我们使用两个玩家的游戏来获得我们的结果。
2014-08-26 cs.FL
Bounded Synthesis and Reinforcement Learning of Supervisors for Stochastic Discrete Event Systems with LTL Specifications
本文研究了线性时序逻辑规范下随机离散事件系统的监督控制问题。应用有界综合，我们减少了监督合成问题，满足一个安全条件。首先，我们考虑一个有向控制器的安全条件的综合问题。我们分配一个负的奖励不安全的状态，并引入一个预期收益与状态相关的折扣因子。我们使用动态规划方法计算一个获胜区域和具有最大满意概率的有向控制器，其中期望收益用作值函数。接下来，我们通过最优值函数构造一个许可监督器。我们表明，主管完成最大的满意度概率和最大限度地提高可达集内的获胜区域。最后，对于一个未知的SDES，我们提出了一个两阶段的无模型强化学习方法的有效学习的获胜区域和有向控制器的最大满意概率。我们还通过仿真证明了所提出的方法的有效性。
2022-04-09 cs.FL cs.SY eess.SY
Supervisory Control Synthesis of Discrete-Event Systems using Coordination Scheme
离散事件系统的监督控制具有全局安全规范，只有本地监督员是一个困难的问题。对于全局规范，局部控制合成与全局控制合成的等效条件可能不满足。本文制定和解决了一个发电机的控制综合问题，具有全球规格和协调器和本地控制器的组合。条件可控性被证明是一个等价的条件存在这样的协调控制器。本文还提供了一个计算最小限制解的过程，并说明了我们的过程的结果与最大可控子语言相一致的条件。
2010-07-16 cs.FL math.OC
Safety Synthesis Sans Specification
TU Graz（格拉茨技术大学）；King’s College London（伦敦国王学院）；Ben-Gurion University（本-古里安大学）；EPFL（洛桑联邦理工学院）
我们定义的问题，学习一个换能器${S}$从目标语言$U$可能包含冲突的换能器，使用成员查询和猜测查询。要求是${S}$的语言是$U$的子集。我们认为，这是一个自然的问题，在许多情况下，在硬件和软件验证。我们设计了一个学习算法，这个问题，并表明其时间和查询复杂度是多项式的秩的目标语言，其不兼容性措施，和一个给定的反例的最大长度。我们报告的实验进行了原型实现。
2020-11-27 cs.FL cs.LG
Robustness-Based Synthesis for Time Window Temporal Logic Specifications via Mixed-Integer Linear Programming
Worcester Polytechnic Institute（伍斯特理工学院）
提出将时间窗口时序逻辑规范的鲁棒满足编码为混合整数线性约束，通过求解混合整数线性规划最大化鲁棒度，实现开环和闭环（模型预测控制）两种综合方案，其中闭环方案利用任务自适应时窗降低计算成本。
2026-07-07 cs.FL cs.RO
Automatic Trajectory Synthesis for Real-Time Temporal Logic
University of Notre Dame（圣母大学）
许多安全关键型系统必须在保证安全性和正确性的情况下实现高级任务规范。最近的进展已经取得了这一目标，通过控制器的时序逻辑规范的合成。然而，现有的方法仅限于相对简短和简单的规格。此外，现有的方法要么考虑一些事先离散化的状态空间，只处理一个凸的时间逻辑片段，或不证明完整。我们提出了一个可扩展的，可证明完整的算法，合成连续的轨迹，以满足非凸\gls*{rtl}规范。我们分离离散任务规划和连续运动规划的飞行和利用高效的布尔可满足性（SAT）和\gls*{lp}求解器找到动态可行的轨迹，满足非凸\gls*{rtl}规格的高维系统。所提出的设计算法被证明是健全和完整的，仿真结果表明我们的方法的可扩展性。
2020-09-14 cs.FL cs.RO cs.SY
The Challenges in Specifying and Explaining Synthesized Implementations of Reactive Systems
Cornell University（康奈尔大学）；Saarland University（萨尔兰大学）
在反应式系统的形式化综合中，系统的实现是从其形式化规范自动构造的。综合的最大优点是，最终实现是正确的建设;因此，不需要手动编程和繁琐的调试任务。然而，开发人员仍然对使用自动合成工具犹豫不决，仍然倾向于手动编写代码。反对综合的一个共同论点是，最终的执行情况并不总是清楚地说明在综合过程中作出了哪些决定。合成工具的结果大多是不可读的，并且阻碍了开发人员理解最终实现的功能。在过去几年中，为了使综合过程对用户更加透明，进行了许多尝试。通过构建合成工具的结果，或者通过提供额外的自动化支持来帮助用户进行规范过程。在本文中，我们将讨论的挑战，在编写规范的反应系统，并给出了一个调查什么工具已经开发出来，以指导用户在指定反应系统和理解的结果合成工具。
2019-01-03 cs.FL cs.LG cs.LO
Control Synthesis for Parametric Timed Automata under Unavoidability Specifications
时间自动机（TA）用于对具有时间方面的系统进行建模。TA用一组称为时钟的实值变量扩展了有限自动机，时钟测量时间，时钟上的约束保护转换。参数TA（PTA）是允许时钟约束中的参数的TA扩展。在本文中，我们专注于合成的PTA的控制策略和参数估值，使每个运行所产生的TA在给定的时间内到达目标位置，同时避免不安全的位置。我们提出了一种基于深度优先分析结合迭代可行性检查的算法。该算法迭代地构造可能解的符号表示，并采用可行性检查来终止沿不可行方向的探索。一旦构造完成，则针对每个候选策略求解混合整数线性规划以生成参数估值和控制策略对。我们提出了一个机器人规划的例子来激励问题，并说明结果。
2021-04-19 cs.FL
Synthesis of Discounted-Reward Optimal Policies for Markov Decision Processes Under Linear Temporal Logic Specifications
针对一般线性时序逻辑（LTL）规范下的折扣马尔可夫决策过程，提出了一种寻找关于报酬函数的最优策略的方法。以前的工作要么集中在最大化有限持续时间任务下的累积奖励目标，由句法共同安全的LTL指定，要么最大化持久的平均奖励（例如，监视）任务。本文通过引入一对占用测度来分别表示LTL满意度目标和期望折扣奖励目标，扩展和推广了这些结果。这些占用措施，然后连接到一个单一的政策，通过一个新的减少导致在一个混合整数线性规划的解决方案提供了一个最佳的政策。我们的公式也可以扩展到包括额外的约束条件的二级奖励功能。我们说明了我们的方法的有效性，在机器人运动规划的背景下，复杂的任务不确定性和性能目标。
2021-03-22 cs.FL cs.SY eess.SY
Synthesis of Succinct Systems
最近，从规范中合成正确的设计系统引起了人们的广泛关注。理论结果表明，这个问题是非常棘手的，例如，对于LTL规范，系统的合成是2 EXPTIME-完全的;对于CTL规范，系统的合成是EXPTIME-完全的。然而，反对它的一个论点是，时间规格是高度紧凑的，复杂性反映了大规模的系统构造。在这方面，复杂性也许应该相对于最小满意系统的大小来指定。仔细观察就会发现，系统的大小是以状态空间的大小等参数来表示的。这种观点有点不标准，因为状态空间可以指数地大于合理实现（如电路或程序）的大小。虽然合成系统的大小的这种可选测量更直观（例如，这是测量模型检验问题的标准方式），迄今为止，关于综合的研究停留在根据显式状态空间来测量系统。这就提出了一个问题，即是否总是存在一个小系统。在本文中，我们证明了这种情况，当且仅当，PSPACE = EXPTIME。
2012-05-04 cs.FL
Learning specifications for reactive synthesis with safety constraints
Google LLC（谷歌公司）；MITRE Corporation（MITRE公司）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学波德分校）
本文提出了一种结合安全约束的反应合成学习方法，通过概率确定有限自动机建模任务规范，平衡用户偏好与机器人成本，生成最优解的帕累托前沿。
2026-01-09 cs.FL cs.RO
On-Line Synthesis of Permissive Supervisors for Partially Observed Discrete Event Systems under scLTL Constraints
研究了部分观测下离散事件系统的监督控制问题，其中控制规范由线性时序逻辑给出。我们设计了一个在线监督器，它利用DES的乘积自动机的完整信息和规范的接受者动态计算其控制动作。可控性和可观测性的概念是通过一个排名功能定义的产品自动机，它降低了它的值，如果接受状态的产品自动机正在接近。建议的在线控制方案利用排名功能和许可功能，它代表了随时间变化的许可水平。其结果是，在线监督实现的规范，意识到其许可和接受的规范之间的权衡，如果产品自动机是可控的和可观察的。
2020-03-27 cs.FL cs.SY eess.SY
Automated Attack Synthesis by Extracting Finite State Machines from Protocol Specification Documents
Purdue University（普渡大学）；Northeastern University（东北大学）
自动攻击发现技术（如攻击者合成或基于模型的模糊）提供了确保网络协议正确安全运行的强大方法。这些技术通常需要协议的形式化表示，通常采用有限状态机（FSM）的形式。不幸的是，许多协议仅用英文描述，即使是将简单的网络协议实现为FSM也很耗时，并且容易出现微妙的逻辑错误。从文档中自动提取协议FSM可以显著促进这些技术的使用，并导致更健壮和更安全的协议实现。在这项工作中，我们专注于攻击者的合成作为一个代表性的技术协议的安全性，并在RFC作为一个代表性的格式协议散文描述。与其他依赖于基于规则的方法或直接使用现成的NLP工具的作品不同，我们提出了一种数据驱动的方法来从RFC文档中提取FSM。具体而言，我们使用的混合方法包括三个关键步骤：（1）大规模的词表示学习的技术语言，（2）集中的零样本学习的协议文本映射到一个协议无关的信息语言，（3）基于规则的映射从协议无关的信息到一个特定的协议FSM。我们展示了我们的FSM提取的通用性，通过使用RFC为六个不同的协议：BGPv4，DCCP，LTP，PPTP，SCTP和TCP。我们演示了如何自动提取的FSM从RFC可以应用到合成的攻击，TCP和DCCP的案例研究。我们的方法表明，它是可能的自动攻击者合成协议使用文本规范，如RFC。
2022-02-18 cs.CL cs.CR cs.FL
