Detail projektu

Reprezentace Booleovských funkcí pomocí adaptabilní datové struktury

Období řešení: 01.01.2023 — 31.12.2025

Zdroje financování

Grantová agentura České republiky - Standardní projekty

- částečně financující (2023-01-01 - 2025-12-31)

O projektu

Lidstvo čím dál více závisí na počítačových systémech, což klade vysoké nároky na jejich bezchybnost a efektivitu. Tyto systémy jsou stále složitější: jejich stavové prostory rostou exponenciálně a současné techniky pro zajištění bezchybnosti neškálují. Chyby se dostávají do reálného nasazení, což způsobuje finanční a lidské ztráty. Tento projekt se zaměřuje na výzkum nových metod pro kompaktní reprezentaci obrovských stavových prostorů těchto systémů. Této kompaktni reprezentace dosáhnu spojením bohaté, ale těžko proniknutelné, teorie automatů a oblastí solverů a formální verifikace, které se zaměřují na výkon v reálných aplikacích. Dané spojení povede k vytvoření nové flexibilní a adaptabilní datové struktury schopné využít vnitřní struktury systémů k jejich kompaktní reprezentaci. Nad datovou strukturou pak vyvinu nástroje schopné manipulovat se stavovými prostory dosud nevídané velikosti. Toto nové paradigma od základů změní pohled na reprezentaci stavových prostorů a bude moci sloužit jako základní technologie pro tvorbu rychlých, bezchybných a bezpečných systémů pro budoucnost.

Popis anglicky
We depend more and more on computer systems, so their correctness and efficiency are of paramount importance. The systems are getting more complex, their state spaces grow exponentially, and techniques for ensuring correctness do not scale. Therefore, bugs often escape into production, causing financial losses or fatalities. This project aims to develop novel methods to compactly handle gigantic state spaces of the systems. For that, I will build a bridge between the rich, but arcane, automata theory, concerned mostly with theoretical questions, and the more down-to-earth areas of solvers and formal verification, focused on real-world performance. In particular, I will connect the two areas to design new flexible and self-adaptable data structures that exploit the internal structure of state spaces for their compact representation. Building on those, I will develop tools able to handle state spaces of unprecedented size. The new paradigm will fundamentally change how state spaces are represented and power the production of fast, safe, and secure computer systems for the future.

Klíčová slova
logiky;modely;binární rozhodovací diagramy;BDD;automaty;kompaktnost;efektivita;formální modely;formální verifikace

Klíčová slova anglicky
logics;models;binary decision diagrams;BDD;automata;compactness;efficiency;formal models;formal verification

Označení

GA23-07565S

Originální jazyk

čeština

Řešitelé

Lengál Ondřej, Ing., Ph.D. - hlavní řešitel
Češka Milan, doc. RNDr., Ph.D. - spoluřešitel
Dacík Tomáš, Ing. - spoluřešitel
Havlena Vojtěch, Ing., Ph.D. - spoluřešitel
Chocholatý David, Ing. - spoluřešitel
Malásková Věra - spoluřešitel
Michal Bohumil, Ing. - spoluřešitel
Mrazíková Libuše, Mgr. - spoluřešitel
Pirová Zuzana, Ing. - spoluřešitel
Rogalewicz Adam, doc. Mgr., Ph.D. - spoluřešitel
Šedý Michal, Ing. - spoluřešitel
Vašíček Ondřej, Ing. - spoluřešitel

Útvary

Ústav inteligentních systémů
- příjemce (01.04.2022 - 31.12.2025)

Výsledky

HAVLENA, V.; ŠMAHLÍKOVÁ, B.; LENGÁL, O.; LI, Y.; TURRINI, A. Modular Mix-and-Match Complementation of Büchi Automata. In Proceedings of TACAS'23. Lecture Notes in Computer Science. Paris: Springer Verlag, 2023. p. 249-270. ISSN: 0302-9743.
Detail

HAVLENA, V.; ŠMAHLÍKOVÁ, B.; LENGÁL, O.; LI, Y.; TURRINI, A. Modular Mix-and-Match Complementation of Büchi Automata (Technical Report). Ithaca: Cornell University Library, 2023. p. 1-37.
Detail

LENGÁL, O.; CHEN, Y.; TSAI, W.; LIN, J.; CHUNG, K.; YEN, D. An Automata-Based Framework for Verification and Bug Hunting in Quantum Circuits. Proceedings of the ACM on Programming Languages, 2023, vol. 7, no. 6, p. 1218-1243. ISSN: 2475-1421.
Detail

LENGÁL, O.; CHEN, Y.; TSAI, W.; CHUNG, K.; LIN, J. AutoQ: An Automata-based Quantum Circuit Verifier. In Proceedings of 35th International Conference on Computer Aided Verification. Lecture Notes in Computer Science. Cham: Springer Verlag, 2023. p. 139-153. ISSN: 0302-9743.
Detail

JOBRANOVÁ, S.; LENGÁL, O.; CHEN, T.; CHEN, Y.; JIANG, J. Accelerating Quantum Circuit Simulation with Symbolic Execution and Loop Summarization. IEEE/ACM International Conference on Computer-Aided Design (ICCAD '24), October 27--31, 2024, New York, NY, USA. Association for Computing Machinery, 2024. p. 0-0. ISBN: 979-8-4007-1077-3.
Detail

CHEN, Y.; CHOCHOLATÝ, D.; HAVLENA, V.; HOLÍK, L.; LENGÁL, O.; SÍČ, J. Solving String Constraints with Lengths by Stabilization. Proceedings of the ACM on Programming Languages, 2023, vol. 7, no. 10, p. 2112-2141. ISSN: 2475-1421.
Detail

HAVLENA, V.; HEČKO, M.; HOLÍK, L.; LENGÁL, O.; HABERMEHL, P. Algebraic Reasoning Meets Automata in Solving Linear Integer Arithmetic. Proceedings of CAV'24. Lecture Notes in Computer Science. Montreal: Springer Verlag, 2024. p. 42-67. ISSN: 0302-9743.
Detail

HAVLENA, V.; HOLÍK, L.; CHOCHOLATÝ, D.; LENGÁL, O.; SÍČ, J.; FIEDOR, T.; HRUŠKA, M.: mata; Mata: A Finite Automata Library. https://github.com/VeriFIT/mata. URL: https://github.com/VeriFIT/mata. (software)
Detail

HAVLENA, V.; HOLÍK, L.; CHOCHOLATÝ, D.; LENGÁL, O.; SÍČ, J.; CHEN, Y.: Z3-Noodler; Z3-Noodler: A String Solver. https://github.com/VeriFIT/z3-noodler. URL: https://github.com/VeriFIT/z3-noodler. (software)
Detail

Odpovědnost: Lengál Ondřej, Ing., Ph.D.