×

程序是否产生正确的分布?通过生成函数验证概率程序。 (英语) Zbl 1514.68028号

Shoham,Sharon(编辑)等人,《计算机辅助验证》。第34届国际会议,CAV 2022,以色列海法,2022年8月7日至10日。诉讼程序。第一部分查姆:施普林格。莱克特。注释计算。科学。13371, 79-101 (2022).
摘要:我们研究无限状态空间上具有潜在无界循环行为的离散概率程序。据我们所知,我们现在,确定此类程序是否在其输出上精确生成指定分布问题的第一个可判定性结果(前提是程序几乎肯定会终止)。在我们的形式主义中可以指定的分布类包括标准分布(几何分布、均匀分布等)及其有限卷积。我们的方法依赖于将这些(可能无限支持)分布表示为概率生成函数允许有效的算术运算。我们已经在一个名为神童,它支持自动不变性检查、嵌套循环的组合推理以及对输出分布的有效查询,如实验所示。
关于整个系列,请参见[Zbl 1499.68025号].

MSC公司:

68甲19 其他编程范式(面向对象、顺序、并发、自动等)
60年第68季度 规范和验证(程序逻辑、模型检查等)
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] Arvo,J.,Kirk,D.B.:粒子传输和图像合成。参见:SIGGRAPH,第63-66页。ACM(1990)
[2] Aspnes,J。;Herlihy,M.,使用共享内存的快速随机共识,J.算法,11,3,441-461(1990)·Zbl 0705.68016号 ·doi:10.1016/0196-6774(90)90021-6
[3] Barthe,G.、Grégoire,B.、Béguelin,S.Z.:基于代码的密码证明的正式认证。收录于:POPL,第90-101页。ACM(2009)·Zbl 1315.68081号
[4] Barthe,G.,Jacomme,C.,Kremer,S.:有限域上的普遍等价和大多数概率程序。收录于:LICS,第155-166页。ACM(2020年)·Zbl 1496.68186号
[5] Barthe,G.,Katoen,J.,Silva,A.(编辑):概率规划基础。剑桥大学出版社,剑桥(2020)·Zbl 1458.68003号
[6] Barthe,G.,Köpf,B.,Olmedo,F.,Béguelin,S.Z.:差异隐私的概率关系推理。ACM事务处理。程序。语言系统。35(3), 9:1-9:49 (2013) ·Zbl 1321.68182号
[7] Bartocci,E。;Kovács,L。;斯坦科维奇,M。;潘,VKI;斯托尔茨,V。;Simao,A.,通过prob-solved loops分析贝叶斯网络,计算的理论方面-ICTAC 2020,221-241(2020),Cham:Springer,Cham·Zbl 07369991号 ·doi:10.1007/978-3-030-64276-1_12
[8] Bartocci,E。;Kovács,L。;Stanković,M.,Mora-基于矩的不变量的自动生成,系统构建和分析的工具和算法,492-498(2020),Cham:Springer,Cham·doi:10.1007/978-3-030-45190-5_28
[9] 巴茨,K。;陈,M。;卡明斯基,BL;卡托恩,J-P;Matheja,C。;Schröer,P。;席尔瓦,A。;Leino,KRM,格点k-归纳及其在概率程序中的应用,计算机辅助验证,524-549(2021),商会:施普林格,商会·Zbl 1493.68204号 ·doi:10.1007/978-3-030-81688-9_25
[10] Bauer,C。;弗林克,A。;Kreckel,R.,《C++编程语言中符号计算的GiNaC框架简介》,J.Symb。计算。,33,1,1-12(2002年)·Zbl 1017.68163号 ·doi:10.1006/jsco.2001.0494
[11] Bhat,S.,Agarwal,A.,Vuduc,R.W.,Gray,A.G.:概率密度函数的一种类型理论。收录于:POPL,第545-556页。ACM(2012年)·Zbl 1321.68164号
[12] Bhat,S.,Borgström,J.,Gordon,A.D.,Russo,C.V.:从概率函数程序中导出概率密度函数。日志。方法计算。科学。13(2) (2017) ·Zbl 1398.68084号
[13] 卡宾,M。;米塞洛维奇,S。;MC Rinard,验证在不可靠硬件上执行的程序的定量可靠性,Commun。ACM,59,8,83-91(2016)·doi:10.1145/2958738
[14] Carette,J。;Shan,C-C;加瓦内利,M。;Reppy,J.,《使用计算机代数简化概率程序》,声明语言的实用方面,135-152(2016),Cham:Springer,Cham·doi:10.1007/978-3-319-28228-29
[15] Chakarov,A。;桑卡拉纳拉亚南,S。;Sharygina,北卡罗来纳州。;Veith,H.,用鞅进行概率程序分析,计算机辅助验证,511-526(2013),海德堡:施普林格,海德堡·doi:10.1007/978-3-642-39799-8_34
[16] 查特吉,K。;Fu,H。;阿拉斯加州戈哈沙迪;南部乔杜里。;Farzan,A.,通过Positivestelensatz的概率程序终止分析,计算机辅助验证,3-22(2016),Cham:Springer,Cham·Zbl 1411.68025号 ·doi:10.1007/978-3-319-41528-4_1
[17] Chatterjee,K.,Fu,H.,Novotn,P.:鞅概率规划的终止分析,第221-258页。In:Barthe等人[5](2020年)·Zbl 07311047号
[18] Chen,M.,Katoen,J.,Klinkenberg,L.,Winkler,T.:程序是否产生正确的分布?通过生成函数验证概率程序。CoRR abs/2205.01449(2022)
[19] Dijkstra,EW,防护命令,程序的不确定性和形式派生,Commun。ACM,18,8,453-457(1975)·Zbl 0308.68017号 ·数字对象标识代码:10.1145/360933.360975
[20] Evans,O.,Stuhlmüller,A.,Salvatier,J.,Filan,D.:用概率程序建模代理。http://agentmodels.org (2017). 2022年1月17日访问
[21] Flajolet,P.,Pelletier,M.,Soria,M.:关于布冯机器和数字。收录于:SODA,第172-183页。西亚姆(2011)·Zbl 1373.68219号
[22] Flajolet,P.,Sedgewick,R.:分析组合数学。剑桥大学出版社,剑桥(2009)·兹比尔1165.05001
[23] Forejt,V。;Jancar,P。;基弗,S。;Worrell,J.,概率下推自动机的语言等价,信息计算。,237, 1-11 (2014) ·Zbl 1360.68556号 ·doi:10.1016/j.ic.2014.04.003
[24] Gehr,T。;米塞洛维奇,S。;韦切夫,M。;南部乔杜里。;Farzan,A.,《PSI:概率程序的精确符号推断》,《计算机辅助验证》,62-83(2016),查姆:施普林格,查姆·doi:10.1007/978-3-319-41528-44
[25] Gehr,T.,Steffen,S.,Vechev,M.T.:(lambda)PSI:高阶概率程序的精确推断。收录于:PLDI,第883-897页。ACM(2020年)
[26] Gordon,A.D.,Henzinger,T.A.,Nori,A.V.,Rajamani,S.K.:概率编程。收录于:FOSE,第167-181页。ACM(2014)
[27] Hammersley,J.:蒙特卡罗方法。施普林格科技与商业媒体(2013)
[28] Hark,M.,Kaminski,B.L.,Giesl,J.,Katoen,J.:低目标更难:归纳概率程序验证的下限。程序。ACM计划。语言4(POPL),37:1-37:28(2020)
[29] Heninger,N.:野生RSA、DH和DSA。收录:Bos,J.,Stam,M.(编辑)《计算密码学:密码学的算法方面》,第140-181页。剑桥大学出版社,剑桥(2021)·Zbl 1483.94043号
[30] 希克斯:什么是概率规划?摘自:《编程语言热情》(2014)。http://www.pl-enthusiast.net/2014/09/08。2021年12月9日访问
[31] Holtzen,S.,den Broeck,G.V.,Millstein,T.D.:离散概率程序的缩放精确推理。程序。ACM计划。语言4(OOPSLA),140:1-140:31(2020)
[32] 黄,Z。;杜塔,S。;米塞洛维奇,S。;Hou,Z。;Ganesh,V.,AQUA:概率程序的自动量化推理,验证和分析自动化技术,229-246(2021),Cham:Springer,Cham·Zbl 1497.68099号 ·doi:10.1007/978-3-030-88885-5_16
[33] Jacobs,B.,Zanasi,F.:贝叶斯推理的逻辑要素,第295-331页。In:Barthe等人[5](2020年)·Zbl 07311049号
[34] Jansen,N。;Dehnert,C。;卡明斯基,BL;卡托恩,J-P;Westhofen,L。;Artho,C。;Legay,A。;Peled,D.,概率程序的有界模型检查,验证和分析自动化技术,68-85(2016),Cham:Spriger,Cham·Zbl 1398.68343号 ·doi:10.1007/978-3-319-46520-35
[35] Johnson,N.,Kotz,S.,Kemp,A.:单变量离散分布。霍博肯·威利(1993)
[36] Jones,C.:概率非决定论。英国爱丁堡大学博士论文(1990年)
[37] Kajiya,J.T.:渲染方程式。参见:SIGGRAPH,第143-150页。ACM(1986)
[38] Kaminski,B.L.:概率程序的高级最弱先决条件演算。德国RWTH亚琛大学博士论文(2019年)
[39] 卡明斯基,BL;卡托恩,J-P;Matheja,C.,《论概率程序分析的硬度》,信息学学报,56,3255-285(2018)·Zbl 1417.68054号 ·doi:10.1007/s00236-018-0321-1
[40] Kaminski,B.L.,Katoen,J.,Matheja,C.,Olmedo,F.:随机算法预期运行时间的最弱前提推理。J.ACM 65(5),30:1-30:68(2018)·兹比尔1426.68298
[41] 基弗,S。;Murawski,AS;Ouaknine,J。;Wachter,B。;沃雷尔,J。;Gopalakrishnan,G。;Qadeer,S.,概率自动机的语言等效,计算机辅助验证,526-540(2011),海德堡:施普林格·doi:10.1007/978-3642-22110-142
[42] 克林肯伯格,L。;巴茨,K。;卡明斯基,BL;卡托恩,J-P;莫尔曼,J。;温克勒,T。;Fernández,M.,概率程序的生成函数,基于逻辑的程序合成与转换,231-248(2021),Cham:Springer,Cham·Zbl 07496650号 ·doi:10.1007/978-3-030-68446-4_12
[43] Kozen,D.,《概率程序的语义》,J.Compute。系统。科学。,22, 3, 328-350 (1981) ·Zbl 0476.68019号 ·doi:10.1016/0022-0000(81)90036-2
[44] Kozen,D.,《概率PDL》,J.Compute。系统。科学。,30, 2, 162-178 (1985) ·Zbl 0575.03013号 ·doi:10.1016/0022-0000(85)90012-1
[45] Legay,A。;Murawski,AS;Ouaknine,J。;沃雷尔,J。;罗马克里希南,CR;Rehof,J.,关于概率程序、系统构建和分析的工具和算法的自动验证,173-187(2008),海德堡:施普林格·doi:10.1007/978-3-540-78800-3_13
[46] McIver,A.,Morgan,C.:概率系统的抽象、精炼和证明。计算机科学专著。Springer,纽约(2005年)。doi:10.1007/b138392·Zbl 1069.68039号
[47] McIver,A.、Morgan,C.、Kaminski,B.L.、Katoen,J.:一项新的几乎完全终止证明规则。PACMPL 2(POPL),33:1-33:28(2018)
[48] van de Meent,J.,Paige,B.,Yang,H.,Wood,F.:概率规划导论。CoRR腹肌/1809.10756(2018)
[49] Meurer,A.,SymPy:Python中的符号计算,PeerJ Compute。科学。,3 (2017) ·doi:10.7717/peerj-cs.103
[50] 穆斯布鲁克,M。;Bartocci,E。;卡托恩,J-P;Kovács,L。;Huisman,M。;帕斯勒诺,C。;Zhan,N.,概率终止工具琥珀,形式方法,667-675(2021),查姆:施普林格,查姆·doi:10.1007/978-3-030-90870-6_36
[51] Murawski,AS;Ouaknine,J。;M.阿巴迪。;de Alfaro,L.,《关于概率程序等效和精化》,CONCUR 2005-并发理论,156-170(2005),海德堡:施普林格·Zbl 1134.68351号 ·doi:10.1007/11539452_15
[52] Narayanan,P。;Carette,J。;罗曼诺,W。;Shan,C。;辛科夫,R。;Kiselyov,O。;King,A.,《通过Hakaru中的程序转换进行概率推理(系统描述)》,《函数和逻辑编程》,62-79(2016),Cham:Springer,Cham·Zbl 1475.68072号 ·doi:10.1007/978-3-319-29604-35
[53] Schneider,M.,自我稳定,ACM Compute。调查。,25, 1, 45-67 (1993) ·数字对象标识代码:10.1145/151254.151256
[54] Shamsi,S.M.、Farina,G.P.、Gaboardi,M.、Napp,N.:建模自治系统的概率编程语言。收录于:货币金融机构,第32-39页。IEEE(2020)
[55] Tijms,H.C.:随机模型第一课程。霍博肯·威利(2003)·Zbl 1088.60002号
[56] Tzeng,W.,概率自动机等价的多项式时间算法,SIAM J.Compute。,21, 2, 216-227 (1992) ·Zbl 0755.68075号 ·doi:10.1137/0221017
[57] Vollinga,J.,用C++进行GiNaC符号计算,Nucl。仪器。方法物理学。研究,559,1,282-284(2006)·doi:10.1016/j.nima.2005.11.155
[58] Wang,D.,Hoffmann,J.,Reps,T.W.:概率计划中成本累加器的中心矩分析。收录于:PLDI,第559-573页。ACM(2021年)
[59] Wang,J.,Sun,Y.,Fu,H.,Chatterjee,K.,Goharshady,A.K.:概率程序中断言违规的定量分析。收录于:PLDI,第1171-1186页。ACM(2021年)
[60] Wilf,H.S.:生成功能学。CRC出版社,博卡拉顿(2005)
[61] Ying,M.:量子程序的Floyd-Hoare逻辑。ACM事务处理。程序。语言系统。33(6), 19:1-19:49 (2011)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。