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自动机:从逻辑到算法。 (英语) Zbl 1234.03026号

Flum,Jörg(编辑)等人,《逻辑与自动机》。历史和观点。在沃尔夫冈·托马斯六十岁生日之际献给他。阿姆斯特丹:阿姆斯特丹大学出版社(ISBN 978-90-5356-576-6/pbk)。《逻辑与游戏中的文本》2,629-736(2008)。
本文是为纪念沃尔夫冈·托马斯(Wolfgang Thomas)而写的一本书的一部分,介绍了逻辑自动机理论方法的基本结果。作者考虑了无限单词或树上的下列逻辑:一个和两个后继的一元二阶逻辑(S1S和S2S)、线性时间时序逻辑(LTL)、计算树逻辑(CTL)和模态演算。众所周知,这些逻辑可以转换为各种自动机模型,而自动机空性测试产生了逻辑的决策过程。本文介绍了这些译本,统一介绍了过去五十年中取得的成果。在每种情况下,作者都以模块化的方式展示结果,以强调翻译步骤。他们还确保翻译产生尽可能严格的复杂性——理论界。
其中一个逻辑中的公式描述了无限单词或树的属性,称为满足公式。本文考虑可满足性问题,即给定一个公式,以检查是否有单词或树满足它。另一方面,自动机是一种有限计算设备,它读取无限个单词或树,逐个字母进行处理。在树的情况下,自动机在每个节点上生成自己的副本,每个子代一个副本。自动机还配备有验收条件,它确定对象(单词或树)是被接受还是被拒绝。因此是一个自动机认可由它接受的所有对象组成的集合。上述逻辑定义的集合与某些类型的自动机识别的集合完全相同,这是一个基本结果。这一结果使我们能够更好地理解这些逻辑,但也能有效地使用它们来正式验证计算系统。
从逻辑的角度来看,这样的翻译表明逻辑是可决定的。这给出了处理逻辑的算法方法。这确实是历史上取得这类结果的第一个动机。但是,由于无限单词和树是计算系统执行(运行)的自然模型,这些方法在计算系统的形式验证中找到了许多应用,这是一个发现了许多工业应用的主题。在这种情况下,自然会通过某种自动机对计算系统进行建模,同时使用逻辑来指定希望验证的属性。然后,当所有接受的运行都满足属性时,模型满足其规范。因此,有人说,自动装置满足如果自动机接受的所有对象都满足公式,则为公式。
因此,除了可满足性之外,本文还考虑了一致性和模型选择问题,即验证自动机是否满足公式。最后,本文考虑了可实现性,即检查给定的一些公式是否有满足它的自动机。
这篇论文的介绍非常详细和完备。因此,这是对该领域的一个非常方便的介绍,既可以用于自学,也可以作为课程的参考。
有关整个系列,请参见[Zbl 1198.03006号].

MSC公司:

05年3月 与逻辑问题相关的自动机和形式文法
65年第68季度 形式语言和自动机
60年第68季度 规范和验证(程序逻辑、模型检查等)
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