×

使用模拟关系通过等价性检查增强主动模型学习。 (英语) Zbl 07815088号

摘要:我们提出了一种新的主动模型学习方法,用于从系统的执行轨迹生成系统的抽象。给定一个系统和一组可观测值来收集执行轨迹,该算法产生的抽象可以保证接受该可观测值集上的所有系统轨迹。为了实现这一点,该方法使用了一个可插入的模型学习组件,该组件可以从给定的跟踪集生成模型。然后,从构造中的抽象中提取编码基于模拟关系的某种完备性假设的条件,并用于评估其完备性程度。提取的条件足以证明模型的完整性,但不是必需的。如果所有条件均为true,则算法终止,返回系统过逼近。条件篡改不一定对应于抽象中缺失的系统行为。这可以通过应用模型检查来解决,以确定它是否对应于任何具体的系统跟踪。如果是这样,则使用新的具体跟踪来迭代学习新的抽象,直到所有提取的完整性条件都为真。为了评估该方法,我们对一组公开可用的Simulink Stateflow模型的C实现进行了反向工程。我们的算法为98%的Stateflow模型生成了等效模型。

MSC公司:

68年XX月 计算机科学
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Aarts F,Jonsson B,Uijen J(2010)使用规则推理和抽象生成无限状态通信协议模型。在:Petrenko A、Simáo A、Maldonado JC(eds)测试软件和系统。施普林格,第188-204页。数字对象标识代码:10.1007/978-3-642-16573-3_14
[2] Aarts F、Heidarian F、Kuppens H等(2012)通过反例引导的抽象细化实现自动学习。In:Giannakopoulou D,Méry D(eds)形式方法。施普林格,第10-27页。doi:10.1007/978-3-642-32759-94·Zbl 1372.68153号
[3] Alur R、Benedikt M、Etessami K等(2005)递归状态机分析。输入:ACM事务处理。程序。语言系统。,第27卷。计算机协会,第786-818页。数字对象标识代码:10.1145/1075382.1075387
[4] Angluin D(1987)从查询和反例中学习规则集。In:信息计算。,第75卷。学术出版社,第87-106页。doi:10.1016/0890-5401(87)90052-6·Zbl 0636.68112号
[5] Argyros G,D’Antoni L(2018)符号自动机的可学习性。收录:Chockler H,Weissenbacher G(编辑)计算机辅助验证。施普林格,第427-445页。doi:10.1007/978-3-319-96145-323·Zbl 1511.68137号
[6] Ashar P,Ghosh A,Devadas S(1992)使用一般二进制决策图进行布尔可满足性和等价性检查。In:集成,第1-16页。doi:10.1016/0167-9260(92)90015-Q
[7] Berg T,Jonsson B,Raffelt H(2008)使用具有相等测试的域的状态机的规则推理。收录:Fiadeiro JL,Inveradi P(eds)《软件工程的基本方法》。Springer,第317-331页。doi:10.1007/978-3-540-78743-3_24
[8] Biermann AW,Feldman JA(1972)从有限状态机的行为样本中综合有限状态机。输入:IEEE Trans。计算。,第21卷。IEEE计算机学会,第592-597页。doi:10.1109/TC.1972.5009015·Zbl 0243.94039号
[9] Botinćan M,BabićD(2013)Sigma*:输入-输出规范的符号学习。In:编程语言原理。ACM,POPL’13,第443-456页。doi:10.1145/2429069.2429123·兹比尔1301.68095
[10] Cassel S、Howar F、Jonsson B(2015)《RALib:推断EFSM的LearnLib扩展》。输入:DIFTS
[11] Cassel S、Howar F、Jonsson B等(2016)扩展有限状态机的主动学习。在:计算的形式方面,第233-263页。doi:10.1007/s00165-016-0355-5·Zbl 1342.68174号
[12] Chockler H、Kesseli P、Kroening D等(2020)学习软件错误语言。收录:《人工智能研究杂志》,第67卷。摩根考夫曼出版社,第881-903页。doi:10.1613/jair.1.11798·Zbl 1437.68071号
[13] Clarke E、Grumberg O、Jha S等(2000)《反例引导的抽象求精》。In:Emerson EA,Sistla AP(eds)计算机辅助验证。施普林格,第154-169页。doi:10.1007/10722167_15·Zbl 0974.68517号
[14] Clarke E,Kroening D,Yorav K(2003)使用有界模型检查的C和Verilog程序的行为一致性。In:设计自动化会议。计算机协会,DAC’03,第368-371页。doi:10.1145/775832.775928
[15] Clarke E、Kroening D、Lerda F(2004),检查ANSI-C程序的工具。收录:Jensen K,Podelski A(eds)系统构建和分析的工具和算法。施普林格,第168-176页。doi:10.1007/978-3-540-24730-2-15
[16] Clarke EM、Grumberg O、Kroening D等人(2018)《模型检验》,第2版。麻省理工学院出版社·Zbl 1423.68002号
[17] Cobleigh JM、Giannakopoulou D、Péséreanu CS(2003)《成分验证的学习假设》。收录:Garavel H,Hatcliff J(编辑)系统构建和分析的工具和算法。施普林格,第331-346页。doi:10.1007/3-540-36577-X_24
[18] Dorofeeva R、El-Fakih K、Maag S等(2010)基于FSM的一致性测试方法:一项带有实验评估注释的调查。摘自:《信息与软件技术》,第1286-1297页。doi:10.1016/j.infsof.2010.07.001
[19] Dupont P、Lambeau B、Damas C等(2008)QSM算法及其在软件行为模型归纳中的应用。摘自:《应用人工智能》第22卷。Taylor&Francis,第77-115页。doi:10.1080/08839510701853200
[20] Feng L,Kwiatkowska M,Parker D(2011),组合推理概率假设的自动学习。在:Giannakopoulou D,Orejas F(编辑)软件工程的基本方法。施普林格,第2-17页。doi:10.1007/978-3-642-19811-32
[21] Fiteráu-Broštean P,Howar F(2017)基于学习的TCP实现滑动窗口行为测试。收录:Petrucci L、Seceleanu C、Cavalcanti A(eds)关键系统:形式化方法和自动验证。施普林格,第185-200页。数字对象标识代码:10.1007/978-3-319-67113-0_12
[22] Gallier J,La Torre S,Mukhopadhyay S(2003)具有递归调用和DPDA的确定性有限自动机。In:信息处理。莱特。,第187-193页。doi:10.1016/S0020-0190(03)00281-3·Zbl 1161.68527号
[23] Garhewal B、Vaandrager F、Howar F等(2020)寄存器自动机的灰盒学习。In:集成形式化方法。施普林格,第22-40页。doi:10.1007/978-3-030-63461-22·Zbl 1517.68151号
[24] Giannakopoulou D,RakamarićZ,Raman V(2012)组件接口的符号学习。In:MinéA,Schmidt D(eds)静态分析。施普林格,第248-264页。doi:10.1007/978-3-642-33125-118
[25] Goldberg E,Prasad M,Brayton R(2001)使用SAT进行组合等价性检查。在:欧洲的设计、自动化和测试,第114-121页。doi:10.1109/DATE.2001.915010
[26] Groce A、Peled D、Yannakakis M(2002)自适应模型检查。收录:Katoen JP,Stevens P(编辑)系统构建和分析的工具和算法。施普林格,第357-370页。doi:10.1007/3-540-46002-025·Zbl 0988.00082号
[27] Heule MJH,Verwer S(2010)使用SAT解算器的精确DFA识别。在:Sempere JM,García P(eds)语法推理:理论结果和应用。施普林格,第66-79页。doi:10.1007/978-3-642-15488-17·Zbl 1291.68192号
[28] Howar F,Steffen B(2018)《实践中的主动自动机学习:2011年至2016年的注释书目》。收录:Bennaceur A、Hähnle R、Meinke K(编辑)《动态软件分析的机器学习》,计算机科学课堂讲稿,第11026卷。施普林格,第123-148页。doi:10.1007/978-3-319-96562-85
[29] Howar F、Steffen B、Merten M(2011)《自动学习与自动字母表抽象细化》。在:Jhala R,Schmidt D(编辑)验证,模型检查和抽象解释。斯普林格,第263-277页。doi:10.1007/978-3642-18275-4_19·Zbl 1317.68096号
[30] Howar F、Giannakopoulou D、RakamarićZ(2013)《混合学习:通过静态、动态和符号分析生成界面》。参加:软件测试与分析研讨会。计算机协会,ISSTA,第268-279页。数字对象标识代码:10.1145/2483760.2483783
[31] Howar F、Jonsson B、Vaandrager F(2019),学习寄存器自动机的黑盒和白盒技术的结合。收录:Steffen B,Woeginger G(主编)《计算和软件科学:现状和展望》。施普林格,第563-588页。doi:10.1007/978-3-319-91908-9_26·Zbl 1482.68113号
[32] Isberner M、Howar F、Steffen B(2014)TTT算法:主动自动机学习的无冗余方法。In:Bonakdarpour B,Smolka SA(eds)Runtime验证。施普林格,第307-322页。doi:10.1007/978-3-319-11164-326
[33] Jeppu NY(2020)Trace2Model Github储存库。https://github.com/natasha-jeppu/Trace2模型
[34] Jeppu NY(2021)《积极学习》。https://github.com/natasha-jeppu/ActiveLearning网站
[35] 纽约杰普(2023)。主动学习实施。doi:10.5287/ora-aownkwvym公司
[36] Jeppu NY、Melham T、Kroening D等(2020年)从长执行轨迹中学习简明模型。第57届ACM/IEEE设计自动化会议(DAC),第1-6页。doi:10.1109/DAC18072.2020.9218613
[37] Kearns MJ,Vazirani UV(1994)计算学习理论简介。麻省理工学院出版社
[38] King JC(1976)《符号执行和程序测试》。在:Commun。ACM,第19卷。计算机协会,第385-394页。doi:10.1145/360248.360252·Zbl 0329.68018号
[39] Kroening D,Clarke E(2004)使用谓词抽象和归纳检查C和Verilog的一致性。第66-72页。doi:10.1109/ICCAD.2004.1382544
[40] Lang KJ,Pearlmutter BA,Price RA(1998)Abbadingo One DFA学习竞赛的结果和新的证据驱动的状态合并算法。摘自:Honavar V,Slutzki G(编辑)《语法推理》。施普林格,第1-12页。doi:10.1007/BFb0054059
[41] Lorenzoli D,Mariani L,PezzèM(2008)软件行为模型的自动生成。参见:ACM/IEEE第30届软件工程国际会议,第501-510页。数字对象标识代码:10.1145/1368088.1368157
[42] Maler O,Mens I(2014a)通过大型有序字母学习正规语言。在:计算机科学中的逻辑方法。doi:10.2168/LMCS-11(3:13)2015年·Zbl 1448.68271号
[43] Maler O,Mens IE(2014b)通过大字母学习正规语言。收录于:布拉哈姆E,Havelund K(eds)系统构建和分析的工具和算法。施普林格,第485-499页。doi:10.1007/978-3-642-54862-841
[44] Marques-Silva J,Glass T(1999)使用可满足性和递归学习的组合等价性检查。摘自:欧洲的设计、自动化和测试,第145-149页。doi:10.1109/DATE.1999.761110
[45] Marquez CIC、Strum M、Chau WJ(2013)高级和RTL硬件设计之间的形式等价性检查。在:拉丁美洲测试车间(LATW),第1-6页。doi:10.1109/LATW.2013.6562666
[46] Mukherjee R,Kroening D,Melham T,et al(2015)使用跟踪分区的等价性检查。In:超大规模集成电路,第13-18页。doi:10.1109/ISVLSI.2015.110
[47] Park DMR(1981)无限序列上的并发性和自动机。收录于:理论计算机科学,计算机科学课堂讲稿,第104卷。施普林格,第167-183页。doi:10.1007/BFb0017309·Zbl 0457.68049号
[48] Peled D、Vardi M、Yannakakis M(2002)《黑盒检查》。载:《自动机、语言和组合学杂志》,第225-246页。doi:10.1007/978-0-387-35578-8_13·Zbl 1046.68072号
[49] Rivest RL,Schapire RE(1989)使用归位序列推断有限自动机。在:计算理论。计算机协会,STOC’89,第411-420页。数字对象标识代码:10.1145/73007.73047
[50] Ruf J、Hoffmann D、Kropf T等(2001)基于多值AR自动机的仿真引导属性检查。行业:欧洲的设计、自动化和测试。IEEE,第742-748页。doi:10.10109/DATE.2001.915111
[51] Shahbaz M,Groz R(2009)《推断粉饼机》。收录:Cavalcanti A,Dams DR(eds)Formal methods。施普林格,第207-222页。doi:10.1007/978-3-642-05089-3_14
[52] Sheeran M,Singh S,Stálmarck G(2000)使用感应和SAT解决方案检查安全性能。摘自:Hunt WA,Johnson SD(编辑)计算机辅助设计中的形式化方法。施普林格,第127-144页。doi:10.1007/3-540-40922-X_8
[53] Simulink(2021)嵌入式编码器。https://uk.mathworks.com/products/embedded-coder.html
[54] Simulink(2021a)仿真和基于模型的设计。https://www.mathworks.com/products/simulink.html
[55] Simulink(2021b)状态流示例。https://uk.mathworks.com/help/stateflow/examples.html?s_tid=CRUX_topnav
[56] Smetsers R、Moerman J、Janssen M等(2016)用基于突变的模糊化补充模型学习。arXiv:1611.02429
[57] Steffen B,Hungar H(2003),基于行为的模型构建。收录:Zuck LD、Attie PC、Cortesi A等(编辑)验证、模型检查和抽象解释。斯普林格,第5-19页。doi:10.1007/s10009-004-0139-8
[58] Ulyantsev V,Tsarev F(2011)使用SAT解算器扩展有限状态机归纳。摘自:机器学习和应用国际会议及研讨会,第346-349页。doi:10.1109/CIMLA.2011.166
[59] Ulyantsev V,Buzhinsky I,Shalyto A(2018)从场景和时间属性进行精确有限状态机识别。收录:国际技术转让软件工具杂志。doi:10.1007/s10009-016-0442-1
[60] Vaandrager F、Bloem R、Ebrahimi M(2021)使用一个计时器学习用餐机器。在:Lepori A,Martín-Vide C,Shapira D等人(编辑)语言和自动机理论与应用。施普林格,第157-170页。doi:10.1007/978-3-030-68195-1_13·Zbl 07405985号
[61] van Eijk CAJ(2000)基于结构相似性的顺序等价性检查。收录于:《IEEE集成电路和系统计算机辅助设计汇刊》,第814-819页。doi:10.1109/43.851997年
[62] Walkinshaw N,Bogdanov K(2008)《利用时间约束推断有限状态模型》。摘自:自动化软件工程,第248-257页。doi:10.1109/ASE.2008.35
[63] Walkinshaw N,Hall M(2016)从程序执行中推断计算状态机模型。In:软件维护和进化国际会议(ICSME)。IEEE,第122-132页。doi:10.1109/ICSME.2016.74
[64] Walkinshaw N,Derrick J,Guo Q(2009)通过基于模型的测试对逆向工程模型进行迭代细化。收录:Cavalcanti A,Dams DR(eds)Formal methods。施普林格,第305-320页。doi:10.1007/978-3-642-05089-3_20
[65] Walkinshaw N,Taylor R,Derrick J(2016)从软件执行推断扩展的有限状态机模型。摘自:经验软件工程,第811-853页。doi:10.1007/s10664-015-9367-7
[66] Zalewski M(2013)美国模糊Lop(AFL)模糊器。https://lcamtuf.coredump.cx/afl/
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。