实时环境下概率程序的符号验证方法及其参数化扩展

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11871221
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    48.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0410.算法复杂性与近似算法
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Nowadays, information technologies have a deep impact on all aspects of our daily life. How to improve the reliability of software systems is an inevitable problem. To pursue the absolute correctness, formal verification methods, which are based on all kinds of symbolic reasoning techniques, came into being. Most traditional verification methods are designed solely for deterministic programs, but not well suitable for probabilistic ones. However, along with the rapid development of machine learning, information security and quantum computing, probabilistic programs acting as a powerful describing language in those fields become more and more popular. So it is entirely worth studying the specialized verification methods for probabilistic programs. This project investigates some probabilistic programs in real-time environment. We aim to present exact algorithms to effectively compute the termination probabilities and the expectations of expressions, and thereby rigorously reason about program properties. The aforementioned algorithms would be extended to parametric program models. From the specification, we are to directly infer the feasible regions and the optimal solutions of the parameters, and thereby complete the formal software design in a forward way. All these results would be served as a solid theoretical basis of modern trustworthy software. Besides, our preliminary results reveal that the advance on verifying probabilistic programs would also drive that on symbolic computation, and the two issues would be mutually motivated and developed. Finally this project plans to provide efficient verification tools for academic communications.
现今信息技术已经渗透到日常生活的方方面面。如何提高软件系统的可靠性是一个不可回避的问题。为了追求绝对正确性这目标,基于各种符号推理技术的形式化验证方法应运而生。传统的验证方法往往针对确定性程序而设计,并不完全适用于概率程序。特别是,随着近年来机器学习、信息安全、量子计算等领域的迅猛发展,概率程序作为这些领域最通用描述语言之一,相应的验证方法就格外值得我们去研究。本项目就以若干实时环境下的概率程序为研究主体,拟提出能有效计算终止概率、表达式期望的一些准确算法,从而严格推理软件程序性质;并在参数化的程序模型上做扩展,从规范出发,直接推导参数的可行域、最优解,完成正向的形式化软件设计。这些工作都将为现代可信软件提供扎实的理论基础。此外,预研结果表明,概率程序验证方法的研究也将带动符号计算技术的发展,两者起到相辅相成的效果。最后,本项目还计划研制相应的高效验证工具包,供国内外同行交流。

结项摘要

现今信息技术已经渗透到日常生活的方方面面。如何提高软件系统的可靠性是一个不可回避的问题,特别是应对现今广泛使用的概率系统。本项目主要以实时环境下的概率程序为研究对象,提出能准确计算终止概率、表达式期望的算法,从而严格推理软件程序性质;并在参数化的程序模型上做扩展,从规范出发,直接推导参数的可行域、最优解,完成正向的形式化软件设计。具体成果体现在:i)时滞概率程序的终止性分析,ii)期望表达式的敏感性分析,和iii)概率程序的模型参数合成。现有研究结果也充分证实了概率程序验证和符号计算方法能够相互渗透,互为促进发展。此外,在项目开展过程中,我们认识到量子模型是概率模型的重要延伸。因而,本项目所提出的验证方法体系将在该新兴领域上有着广阔的发展前景。.在本项目支持下,我们已发表10余篇学术论文,包括Inf. Comput.、J. Autom. Reason.、Theoret. Comput. Sci.权威期刊论文4篇和CONCUR会议论文等,均为第一标注;我们培养研究生9名,其中1名博士生和4名硕士生已毕业,圆满完成原定研究目标。根据学界的最新热点,建议后续工作可由概率型计算模型转向量子型计算模型,以期取得丰硕成果。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(0)
A parametric approximation algorithm for spatial group keyword queries
空间组关键词查询的参数逼近算法
  • DOI:
    10.3233/ida-195071
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Intelligent Data Analysis
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Li Jincao;Xu Ming
  • 通讯作者:
    Xu Ming
Model checking QCTL plus on quantum Markov chains
量子马尔可夫链上的模型检查 QCTL plus
  • DOI:
    10.1016/j.tcs.2022.01.044
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Theoretical Computer Science
  • 影响因子:
    1.1
  • 作者:
    Xu Ming;Fu Jianling;Mei Jingyi;Deng Yuxin
  • 通讯作者:
    Deng Yuxin
A conflict-driven solving procedure for poly-power constraints
多方约束的冲突驱动求解过程
  • DOI:
    10.1007/s10817-018-09501-z
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Automated Reasoning
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Huang Cheng-Chao;Xu Ming;Li Zhi-Bin
  • 通讯作者:
    Li Zhi-Bin
Quantitative controller synthesis for consumption Markov decision processes
消耗马尔可夫决策过程的定量控制器综合
  • DOI:
    10.1016/j.ipl.2022.106342
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
    Information Processing Letters
  • 影响因子:
    0.5
  • 作者:
    Fu Jianling;Huang Cheng-Chao;Li Yong;Mei Jingyi;Xu Ming;Zhang Lijun
  • 通讯作者:
    Zhang Lijun
An optimal quantum error-correcting procedure using quantifier elimination
使用量词消除的最佳量子纠错过程
  • DOI:
    10.1007/s11128-021-03109-w
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Quantum Information Processing
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Sun Ying-Ji;Xu Ming;Deng Yuxin
  • 通讯作者:
    Deng Yuxin

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其他文献

基于单电阻的变频压缩机相电流重构方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    机电工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李岳;徐鸣;黄跃进;顾江萍;沈希
  • 通讯作者:
    沈希
基于SI-GaAs材料的新型脉冲压缩二极管
  • DOI:
    10.11884/hplpb202133.210212
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    强激光与粒子束
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    屈光辉;汪雅馨;赵岚;徐鸣;贾婉丽;马丽;纪卫莉
  • 通讯作者:
    纪卫莉
1-kHz Repetitive Operation of Quenched High-Gain GaAs Photoconductive Semiconductor Switches at 8-nJ Excitation
淬火高增益 GaAs 光电导半导体开关在 8 nJ 激励下的 1kHz 重复操作
  • DOI:
    10.1109/jstqe.2016.2639822
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    徐鸣;董陈岗;施卫
  • 通讯作者:
    施卫
一种改进的鲁棒多目标优化方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    控制与决策
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐鸣;马龙华;顾江萍;黄跃进;沈希
  • 通讯作者:
    沈希
Temperature-Dependence of High-Gain Operationin GaAs Photoconductive Semiconductor Switch at 1.6 μJ Excitation
1.6 μJ 激励下 GaAs 光电导半导体开关高增益工作的温度依赖性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    IEEE Electron Device Letters
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    徐鸣
  • 通讯作者:
    徐鸣

其他文献

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徐鸣的其他基金

量子马尔可夫模型上的符号验证方法及其扩展研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    45 万元
  • 项目类别:
    面上项目
组合约束求解过程及其在程序验证中的应用
  • 批准号:
    11401218
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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