Formal Verification of Arithmetic RTL: Translating Verilog to C++ to ACL2
我们提出了一种算法RTL设计的形式化验证方法，它结合了时序逻辑等价性检查和交互式定理证明。一个Verilog模块的中间模型是用Restricted Systemic C（RAC）手工编码的，RAC是一个C的原始子集，由Systemic C的整数和定点寄存器类模板扩充。该模型被设计为尽可能的抽象和紧凑，但足够忠实的RTL允许有效的等价性检查与商业工具。然后，它会自动转换为ACL 2的逻辑，从而能够根据正式的体系结构规范对正确性进行机械检查。在本文中，我们描述了RAC语言，翻译过程，以及一些技术，方便正式分析所产生的ACL2代码。
2020-09-29 cs.LO cs.SC
Soundness of Data-Aware Processes with Arithmetic Conditions
Free University of Bozen-Bolzano（波尔扎诺自由大学）
数据感知过程在一个模型中表示和集成了结构和行为约束，因此越来越多地在业务过程管理和信息系统工程中进行研究。在这个范围内，数据Petri网（DPN）由于其平衡简单性和表达能力的能力而越来越受欢迎。数据和控制流的相互作用使得检查这些模型的正确性，特别是众所周知的可靠性，至关重要和具有挑战性。以前检查DPN可靠性的方法的一个主要缺点是，它们考虑的数据条件没有算术，这是处理现实世界的具体应用程序时的一个基本特征。在本文中，我们攻击这个开放的问题，提供了一个基本的和可操作的框架，用于评估的DPN的健全性丰富的算术数据条件。该框架附带了一个概念验证实现，它不依赖于ad-hoc技术，而是采用现成的SMT技术。从文献中收集的例子，并从这样的例子构建的合成变体的实施进行验证。
2022-03-28 cs.AI cs.LO
Formal verification of a controller implementation in fixed-point arithmetic
对于数字处理器上的控制器的实现，需要考虑某些限制，例如指令集和寄存器长度，特别是对于安全关键型应用。这项工作的目的是提供一个计算机认证的归纳定义的控制功能，在这样的处理器上实现伴随着定点数据类型的证明助手。使用这些归纳定义，我们正式确保正确实现的控制器上的数字处理器。我们的研究结果保证了所实施的控制算法的无溢出计算。本文提出的方法目前支持的功能，被定义为多项式内的任意固定点结构。我们演示了验证过程中的案例研究的例子与不同的情况下，定点类型的实现。
2021-12-02 cs.LO cs.SY eess.SY
A Sorted Datalog Hammer for Supervisor Verification Conditions Modulo Simple Linear Arithmetic
在以前的论文中，我们已经表明，条款集属于霍恩Bernays-Schönfinkel片段在简单的线性实算术（HBS（SLR））可以转换为HBS条款集在一个有限的一阶常数。翻译保持有效性和可满足性，如果我们用正的普遍或存在性量化验证条件（条件）扩展我们的输入，它仍然适用。我们称这种翻译为数据锤。它的SPASS-SPL实现与数据库推理器VLog相结合，建立了一个有效的方式来决定验证条件的霍恩片段。我们验证了两个例子：一个车道变换助理的汽车和增压内燃机的电子控制单元的监督代码。在本文中，我们改进我们的Datasheet锤子在几个方面：我们将其推广到混合实整数算术和有限的一阶排序;我们扩展了可接受的不平等超出变量界限和正接地不等式的类;我们显着降低了锤子输出的大小由软类型的纪律。我们称之为排序后的数据锤。它不仅允许我们处理更复杂的管理程序代码，并更简洁地建模已经考虑过的管理程序代码，而且还提高了我们在真实世界基准测试示例中的性能。最后，我们取代之前的SPASS-SPL和VLog之间的基于文件的接口的紧密耦合，导致一个单一的可执行的二进制文件。
2022-01-24 cs.LO
Verification of Generalized Inconsistency-Aware Knowledge and Action Bases (Extended Version)
KRDB Research Centre for Knowledge and Data（KRDB知识与数据研究中心）；Free University of Bozen-Bolzano（博尔扎诺自由大学）
知识和行动基础（KABs）已被提出作为一个领域的语义丰富的表示，使用DL知识库占其静态方面，并随着时间的推移，其扩展部分的行动，可能会引入新的对象。最近，知识库已被扩展到管理不一致性，特别是面向特定语义的验证技术。这项工作沿着这条研究路线提供了双重贡献。一方面，我们丰富了KAB的高层次，紧凑的动作语言的灵感来自Golog，获得所谓的Golog-KAB（GKAB）。另一方面，我们引入了一个参数执行语义GKABs，以便优雅地容纳过多的不一致性感知语义的基础上的概念修复。然后，我们提供了几个减少复杂的一阶时间属性的不一致性感知GKABs的验证，并表明它可以使用已知的技术，标准KABs开发。
2015-06-04 cs.AI cs.LO
Efficient Parallel Verification of Galois Field Multipliers
伽罗瓦域（GF）算法是通信和安全相关硬件中的关键运算部件，其验证至关重要。目前的技术，正式验证这样的组件是基于计算机代数方法，证明成功的整数运算电路的验证。但是，这些方法本质上是顺序的，不提供任何并行性。本文提出了一种门级GF（2m）乘法器的代数功能验证技术，采用位并行方式进行验证。该方法是基于提取一个唯一的多项式在伽罗瓦域的每个输出比特独立。我们证明，这种方法是能够验证一个n位GF乘法器在n个线程。在合成前和合成后的Mastrovito和Montgomery乘法器上进行的实验显示了高达571位的高效率。
2019-01-24 cs.CR cs.LO cs.SC
On formal verification of arithmetic-based cryptographic primitives
密码原语是信息安全的基础：它们被用作密码协议或公钥密码系统的基本组件。在许多情况下，它们的安全性证明在于表明它们可以简化为计算困难的问题。这些减少可能是微妙和乏味的，因此不容易检查。在证明助手Coq之上，我们在以前的工作中实现了一个工具箱，用于编写和检查基于游戏的加密原语的安全证明。在本文中，我们描述了它的扩展与数论的能力，使它现在可以编写和检查基于算术的密码原语在我们的工具箱。我们说明了我们的工作通过机器检查基于游戏的证明的不可预测性的伪随机位发生器的Blum，Blum和Shub，和语义安全的公钥密码方案的Goldwasser和Micali。
2009-04-07 cs.CR cs.LO
Towards Automated Verification of Logarithmic Arithmetic
本文利用NQTHM定理证明器机械验证了对数算术实现及其误差界定理，并提出适用于对数算术的容差概念，从而支持对数算术程序的自动化正确性证明。
2024-11-19 cs.AR cs.LO
Solving reachability problems on data-aware workflows
Fondazione Bruno Kessler（布鲁诺·凯斯勒基金会）；Free University of Bozen-Bolzano（博尔扎诺-博岑自由大学）
本文面向命令式数据感知业务流程的可达性验证，提出基于 Workflow Nets 扩展模型的框架，并将其语义映射到 Action Languages、Classical Planning 与 Model Checking，评估三类工具性能。
2020-09-03 cs.AI cs.LO
CTL* model checking for data-aware dynamic systems with arithmetic
复杂动态系统的分析是形式化方法和人工智能的核心研究课题，系统与数据的组合建模在业务流程管理等应用中越来越重要。此外，流程挖掘技术现在被用来自动地从事件数据中挖掘流程模型，通常没有正确性保证。因此，需要验证技术的线性和分支时间属性，以确保所需的行为。在这里，我们考虑数据感知的动态系统与算术（DDSAs），这构成了一个简洁的，但表达形式主义的过渡系统与线性算术后卫。我们提出了一个CTL* 模型检验程序DDSAs依赖于一个有限状态的抽象，通过一组公式，捕捉变量配置。线性时间验证被证明是可判定的，在特定类别的DDSAs的约束语言或控制流被适当地限制。我们调查了几个这些限制的情况下，CTL*，积极和消极的结果：CTL* 验证被证明是可判定的单调性和整数周期性约束系统，但不可判定的反馈自由和有界回看系统。为了证明我们的方法的可行性，我们实现了它在基于SMT的原型ADA，显示出许多实际的业务流程模型可以有效地分析。
2022-05-18 cs.LO
Towards Efficient Verification of Quantized Neural Networks
Stanford University（斯坦福大学）；Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院计算技术研究所）；IT University of Copenhagen（哥本哈根信息技术大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
针对量化神经网络，提出基于整数线性规划并融合梯度启发式搜索与边界传播的验证框架，在PyTorch量化网络上实现更高可扩展性与效率。
2023-12-27 cs.AI cs.LG cs.LO
Formal Modeling and SMT-Based Parameterized Verification of Data-Aware BPMN (Extended Version)
我们提出了DAB --BPMN的一个数据感知扩展，该过程在案例和持久性数据上运行（分为一个称为目录的只读数据库和一个称为存储库的读写数据库）。该模型的表达能力和支持参数化验证的安全属性的可能性之间的权衡。具体而言，从文献中的灵感验证的工件系统，我们研究的安全属性检查无关的只读目录的内容，并接受潜在的存在无限的许多元组的目录和存储库中的验证问题。我们解决这样的问题，使用一个基于数组的向后可达性过程完全实现MCMT-一个国家的最先进的基于数组的SMT模型检查。值得注意的是，我们证明了该程序是健全的和完整的检查安全的DAB，并挑选出额外的条件，保证其终止，反过来，检查安全的可判定性。
2019-06-24 cs.LO
Pushing the envelope of Optimization Modulo Theories with Linear-Arithmetic Cost Functions
在过去的十年中，我们已经目睹了一个令人印象深刻的进步，表现力和效率的可满足性模理论（SMT）解决技术。这给最先进的SMT求解器带来了以前难以解决的问题，特别是在软件和硬件验证领域。然而，许多感兴趣的SMT编码问题，也需要找到最佳wrt模型的能力。一些成本函数。在以前的工作中，即“优化模理论与线性有理成本函数- OMT（LAR UT）”，我们利用SMT解决处理成本函数的线性算术的最小化的理由，通过SMT和LP最小化技术的组合。在本文中，我们沿着三个方向推进了OMT方法：首先，我们通过SMT、LP和ILP最小化技术的组合，将其扩展到混合整数/有理数域上的线性运算;其次，我们开发了一个多目标版本的OMT，以便同时处理多个成本函数;第三，我们开发了一个OMT的增量版本，以便利用一些OMT可编码问题的增量性。OMT编码的验证问题上进行的实证评估表明，这些扩展的有用性和效率。
2015-01-16 cs.LO
Satisfiability Modulo Exponential Integer Arithmetic
本文提出将增量线性化方法扩展到带指数函数的整数算术SMT求解中，通过生成引理排除违反指数语义的模型，实验证明该方法在实践中非常有效。
2025-08-28 cs.LO
Verification of Data-aware Business Processes in the Presence of Ontologies
在企业系统建模中，数据、过程和结构知识之间的相遇是一项具有挑战性的任务，这导致了对结合来自知识表示、数据库理论和过程管理的形式主义的研究。为了确保系统的正确性，形式化验证也发挥了作用，并提供了完善的技术。与此相一致的是，在数据感知业务流程（DABP）的研究中取得了显著的成果，该研究在统一的框架内研究系统的静态和动态方面之间的结合。在这里，我们研究了存在本体的DABP的验证，并提供了以下贡献：（1）我们提出了一个正式的框架，称为Golog-KABs（GKABs），通过利用最先进的形式主义的DABP配备本体。GKABs使我们能够指定语义丰富的DABP，其中系统动力学指定使用高层次的动作语言的启发Golog程序设计语言。(2)我们提出了一个参数化的执行语义GKABs，能够优雅地容纳过多的不一致性感知语义的基础上，众所周知的概念的修复，这导致我们的几个变种的不一致性感知GKABs。(3)我们增强GKAB对上下文敏感的GKAB。(4)我们引入了所谓的交替GKAB，允许更细粒度的分析系统。(5)我们引入了一个新的框架，称为语义增强的数据感知过程（SEDAP），通过利用本体，使我们能够有一个高层次的概念视图的基础系统的演变。我们还提供了减少复杂的一阶时间属性的验证在上述所有的设置，并表明，验证可以使用现有的技术开发的数据为中心的动态系统（一个完善的DABP框架）。
2016-12-16 cs.LO
Deciding Disjunctive Linear Arithmetic with SAT
析取线性算术（DLA）是一个主要的可判定理论，几乎所有现有的定理证明器都支持它。该理论由形式为$Σ_{j=1}^{n}a_j\cdot x_j \le b$的谓词的布尔组合组成，其中系数$a_j$、约束$b$和变量$x_1 >... x_n$的类型为实数（$\mathbb{R}$）。我们证明了一个减少命题逻辑从析取线性算术的基础上傅立叶-Motzkin消除。虽然这个过程的复杂性并不比竞争技术，它在解决验证问题的实际优势。它还促进了通过将理论简化为这种逻辑来决定理论组合的选择。实验结果表明，当公式中存在多个析取项时，该方法比现有技术具有很强的优越性。
2004-02-01 cs.LO
Formal Modeling and SMT-Based Parameterized Verification of Multi-Case Data-Aware BPMN
我们提出了DAB --BPMN事实标准的一个数据感知扩展，它具有对case和持久数据进行操作的能力（分为只读目录和读写存储库），并在表达能力和支持安全属性的参数化验证的可能性之间进行平衡。特别是，我们从工件系统验证的文献中获得灵感，并且考虑其中与只读目录的内容无关地检查安全属性的验证问题，可能考虑目录和储存库中的活动情况和元组的无限数量。这些问题的解决使用完全实现的基于阵列的向后可达性技术属于良好的SMT模型检验的传统。我们还确定了相关类的DAB的MCMT阵列为基础的模型检查器中实现的向后可达性程序是健全和完整的，然后进一步加强这些类，以确保终止。
2019-06-20 cs.LO
Verification of Data-Aware Processes via Array-Based Systems (Extended Version)
我们研究验证的一个一般模型的工件为中心的系统，以评估（参数化）的安全属性无关的初始数据库实例。我们认为这样的工件系统基于数组的系统，这使我们能够检查安全性，通过适应向后可达性，建立了第一次符合模型检验的基础上满意度模理论（SMT）。要做到这一点，我们利用模型理论的机器模型完成，这令人惊讶地证明是一个有效的工具，验证关系系统，并代表了本文的主要原始贡献。这样，我们追求双重目的。一方面，我们重建（限于安全性）的本质，在文献中获得的一些重要的可判定性结果的神器为中心的系统，我们设计了一个真正新颖的类的可判定的情况下。另一方面，我们能够在实现中利用SMT技术，建立在著名的MCMT模型检查器的基于阵列的系统，并扩展它，使我们所有的基础结果完全可操作。
2019-02-27 cs.LO
Mission-Level Runtime Assurance for LLM-Assisted ISR Swarms over a Verification-Aware Fabric
Clone Systems（克隆系统公司）；International Hellenic University（国际希腊大学）；Aristotle University of Thessaloniki（塞萨洛尼基亚里士多德大学）；University of Thessaly（塞萨利大学）
研究大语言模型辅助的ISR集群任务级运行时保障问题，提出三层组合式运行时验证框架，将任务策略分解，通过验证感知架构聚合判定并融合代数，能检测个体合规但集群违规情况，模拟任务验证了其有效性。
2026-10-14 cs.AI cs.CR cs.LO
A Holistic Approach for Soundness Verification of Decision-Aware Process Models (extended version)
在过去的十年中，流程的设计、工程和挖掘发生了越来越大的变化，从纯粹的控制流角度转向了更加集成的模型，其中也明确考虑了数据和决策。这就需要能够确定这种集成模型的正确性的方法和技术。从以前的方法，主要集中在本地决策和相应的传出分支之间的相互作用，我们引入了一个整体的方法来验证端到端的基于Petri网的过程模型的可靠性，丰富的案例数据和决策。特别是，我们提出了一个有效的，实现的技术，验证合理性，通过翻译输入网到有色Petri网有界的颜色域，然后可以使用传统的工具进行分析。我们证明了这种技术的正确性和终止性。此外，我们与我们的贡献，最近的结果决策意识健全，表明我们的方法可以很容易地应用于那里。
2018-04-06 cs.LO
The Complexity of Verifying Feedforward Neural Networks in Quantised Settings
University of Kassel（卡塞尔大学）；RPTU University Kaiserslautern-Landau（科布伦茨-劳埃希斯大学）
研究量化设置下前馈神经网络验证的计算复杂性，区分三类网络并分析线性规划和位向量规范下的复杂性，证明量化网络验证仍为NP完全，并为动态量化网络建立上界。
2026-05-28 cs.CC cs.LG cs.LO
Linear-Time Verification of Data-Aware Processes Modulo Theories via Covers and Automata (Extended Version)
本文首次研究带理论数据感知进程（DMTs）的线性时间验证，消除了现有方法对特定数据类型和安全性验证的限制，提出结合自动机理论和覆盖计算技术的半判定过程，并给出保证有限状态抽象的语义条件及实验评估。
2023-10-17 cs.LO
Verification of Time-Aware Business Processes using Constrained Horn Clauses
我们提出了一种方法来验证时间感知的业务流程，即业务流程中的活动的时间约束是明确考虑的属性。业务流程是使用业务流程建模表示法（BPMN）的扩展来指定的，持续时间是通过整数约束来定义的。操作语义的定义由一组受约束的Horn子句（CHC）OpSem给出。我们的验证方法包括两个步骤。(Step 1）我们专门针对一个给定的业务流程和一个给定的时间属性进行验证，从而得到一组CHC，其可满足性相当于给定属性的有效性。(Step 2）我们使用最先进的CHC求解器来检查这些子句集的可满足性。我们已经实现了我们的验证方法，使用VeriMAP转换系统，和Eldarica和Z3求解器的CHCs。
2016-08-09 cs.LO cs.SE
Linear Integer Arithmetic Revisited
我们认为，线性整数规划的验证系统，如SMT求解器或定理证明器的背景下的可行性。虽然线性整数规划的可满足性是可判定的，但许多最先进的求解器为了提高效率而忽略了终止性。这是具有挑战性的设计一个解决方案，是终止和实际有效的。Jovanovic和de Zelia最近的工作是朝着这一方向迈出的重要一步。他们的算法CUTSAT是健全的，但一般不会终止。在本文中，我们扩展了他们的CUTSAT算法的细化推理规则，一种新型的冲突的核心，和一个专门的规则应用策略。这导致了我们的算法CUTSAT++，它保证了终止。
2020-10-23 cs.LO
Noise-aware Verification and Synthesis of Quantum Programs
Institute of Science and Technology in Austria (ISTA)（奥地利科学与技术研究所）
本文针对真实有噪声硬件上的量子程序，开发噪声感知量子霍尔逻辑，实现特定硬件量子程序的有界验证与噪声最优无循环量子程序综合，经IBM Qiskit评估，发现经典概率分支是量子编程最优的必要条件。
2026-10-21 cs.FL cs.LO cs.PL
Schwarz: Solver-Aware Agentic Program Verification
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
本文提出感知求解器的智能体程序验证工具Schwarz，通过本地化修复任务等方法，在两类基准任务上分别实现95.2%、91.5%的解决率，验证了其有效性与可扩展性。
2026-09-01 cs.LO cs.SE
Dafny as Verification-Aware Intermediate Language for Code Generation
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Amazon（亚马逊公司）
针对大语言模型生成代码易出错的问题，提出引导LLM先生成可自动验证的Dafny中间表示，验证通过后编译为目标语言，全程自然语言交互，在HumanEval基准上测试了原型性能。
2025-01-10 cs.AI cs.CL cs.LO
Rast: A Language for Resource-Aware Session Types
Rast是一种开源语言，通过算术细化、ergometric/temporal类型和嵌套参数多态性扩展会话类型，以捕获并发程序的资源与复杂度属性，并借助优化后的Cooper算法进行类型检查。
2022-01-11 cs.LO cs.PL
Verification of Magnitude and Phase Responses in Fixed-Point Digital Filters
Universidade Federal do Amazonas (UFAM)（亚马孙联邦大学）；Univ. Lille, CNRS, ISEN, Univ. Valenciennes, UMR 8520, IEMN（里尔大学、法国国家科学研究中心、ISEN、瓦朗谢纳大学、IEMN实验室）；Samsung Instituto de P&D da Amazônia (SIDIA)（亚马逊三星研发研究所）
本文提出基于数字系统验证器的验证方法，用于检查固定点数字滤波器的实现特性，通过检测系数位数是否导致滤波器特性与设计阶段一致，提高系统可靠性。
2017-06-16 cs.LO cs.SY eess.SY
Completeness Theorems for k-SUM and Geometric Friends: Deciding Fragments of Integer Linear Arithmetic
在过去的三十年里，$k$ -SUM假说已经成为各种算法问题长期存在的时间障碍的令人满意的解释。然而，直到今天，文献只知道很少的证明结果的反驳这一假设。以描述性的复杂性的观点，我们问：什么是最大的逻辑定义类的问题\emph{captured}的$k$ -SUM问题？为此，我们介绍了一类$\mathsf{FOP}_{\mathbb{Z}}$的问题，相应的决定在Presburger算术/线性整数算术有限整数子集的句子。我们建立了两个大片段的$k$ -SUM问题是细粒度减少下完成：1。$k$ -SUM问题是判定含有$k$存在量词的句子的完全问题。2. $3$ -SUM问题对于$\mathsf{FOP}_{\mathbb{Z}}$的所有$3$ -量词语句都是完备的，最多可以用$3$线性不等式表示.具体地，用于$k$-SUM的快于$n^{\lceil k/2 \rceil \pm o(1)}$算法（或分别用于$3$-SUM的快于$n^{2 \pm o(1)}$算法）直接转换为用于相应片段中的\emph{all}语句的通用算法的多项式加速比。观察一个障碍，证明完整性$3$ -SUM为整个类$\mathsf{FOP}_{\mathbb{Z}}$，我们转向的问题，其他-似乎更一般-问题是完整的$\mathsf{FOP}_{\mathbb{Z}}$。在这个方向上，我们建立了$\mathbb{Z}^d$…
2025-02-07 cs.CC cs.CG cs.LO
