半代数模型检测方法的误差分析与控制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61772006
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    49.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0201.计算机科学的基础理论
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Computer programming for automated control systems normally involves semi-algebraic systems, which consist of algebraic equalities and inequalities. Semi-algebraic model checking is a significant formal approach to verifying the correctness of control system program designs. The approach of semi-algebraic model checking admits numerical calculation of semi-algebraic systems, and in this methodology not only is the state explosion problem highly relieved, but also the practical computational requirements in control engineering are fitted perfectly. However, numerical calculation allows errors, which are a key and decisive factor for the dependability of semi-algebraic model checking. If the errors occurred are managed improperly, then a false verification result may be reached. Therefore, the errors have to be analyzed properly, and furthermore are controlled in a right manner. In this project, a theory of error analysis and control is established for semi-algebraic model checking, and its applications in automated control system programming are investigated, including: (1) the concept and the computation of well-behaved errors, (2) the decidabilities of the dependabilities of semi-algebraic model checking under well-behaved errors, in particular, (2.1) the basic dependability, (2.2) the equivalence dependability, (2.3) the abstraction dependability, and (2.4) the mixed dependability, that is, deciding respectively whether semi-algebraic model checking as well as its model equivalence, abstraction and equivalence and abstraction combined replacements preserve the correct verification result again under well-behaved errors, and (3) a prototype software tool is developed, and applied to the verification of the program designs of railway traffic control systems.
计算机自动控制系统程序一般包含由代数等式和不等式构成的半代数系统,半代数模型检测是控制系统程序设计正确性验证的一种重要形式化方法。半代数模型检测方法允许使用半代数系统的数值计算,不但可以有效缓解状态爆炸,而且契合控制工程现实的计算需要。但数值计算带有误差,误差对于半代数模型检测的可信性是个决定性的关键因素,处理不当,会导致错误的验证结果。因此必须对其进行正确的分析,进而做到合理的控制。本项目构建半代数模型检测方法的误差分析与控制理论,并在控制系统程序设计中加以应用。具体包括:(1)良性误差的定义与计算;(2)良性误差下半代数模型检测的可信性判定:(2.1)基本可信性、(2.2)等价可信性、(2.3)抽象可信性、(2.4)混合可信性,即分别判定良性误差下半代数模型检测及其模型等价、抽象以及等价和抽象混合替换是否依然保持正确的验证结果;(3)开发原型平台工具并应用于轨道交通控制系统程序设计。

结项摘要

面对现代控制系统规模和复杂程度的剧增等问题,如何构建确保系统设计正确性的验证方法是一个严峻挑战。状态迁移和数据交换是控制系统程序设计的关键,形式化模型检测是控制系统程序设计验证的有效手段。本课题采用半代数变迁系统刻画模型,并将数值计算引入到半代数变迁系统的分析与计算,不但可以有效缓解状态爆炸,而且契合控制工程现实的计算要求。但是数值计算带有误差,对误差进行有效控制以保证半代数模型检测的可信性是课题解决的关键问题。本课题通过形式化方法和数值计算的有机融合,构建出控制系统程序设计验证半代数模型检测方法的误差分析和控制理论,并在控制系统程序的设计中加以应用。主要的研究内容包括:第一是误差计算,研究代数函数的误差合成与分配及程序模型及性质断言的良性误差;第二是误差保持模型检测及其模型等价和抽象替换可信性,研究良性误差下半代数模型检测方法的可信性,包括基本可信性、等价可信性、抽象可信性及混合可信性四个方面;第三是工程应用,研究所构建的理论方法在轨道交通列车等控制程序设计与分析中的应用。

项目成果

期刊论文数量(37)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(6)
专利数量(13)
Latent Gaussian process for anomaly detection in categorical data
用于分类数据异常检测的潜在高斯过程
  • DOI:
    10.1016/j.knosys.2021.106896
  • 发表时间:
    2021-02
  • 期刊:
    Knowl. Based Syst.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Fengmao Lv;Tao Liang;Jiayi Zhao;Zhongliu Zhuo;Jinzhao Wu;Guowu Yang
  • 通讯作者:
    Guowu Yang
Construction of information network vulnerability threat assessment model for CPS risk assessment
CPS风险评估的信息网络漏洞威胁评估模型构建
  • DOI:
    10.1016/j.comcom.2020.03.026
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    Computer Communications
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Juxia Xiong;Jinzhao Wu
  • 通讯作者:
    Jinzhao Wu
Facial Image Privacy Protection Based on Principal Components of Adversarial Segmented Image Blocks
基于对抗性分割图像块主成分的人脸图像隐私保护
  • DOI:
    10.1109/access.2020.2999449
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Jingjing Yang;Jiaxing Liu;Jinzhao Wu
  • 通讯作者:
    Jinzhao Wu
基于线性误差断言的推理方法
  • DOI:
    10.11772/j.issn.1001-9081.2021030390
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    计算机应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    武鹏;吴尽昭
  • 通讯作者:
    吴尽昭
A Method for Determining the Affine Equivalence of Boolean Functions
一种确定布尔函数仿射等价的方法
  • DOI:
    10.1109/access.2019.2949310
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
    IEEE ACCESS
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Ziyu Wang;Xiao Zeng;Jinzhao Wu;Guowu Yang
  • 通讯作者:
    Guowu Yang

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其他文献

基于硬件模拟的SAT求解框架
  • DOI:
    10.19304/j.cnki.issn1000-7180.2016.09.028
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    微电子学与计算机
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    吴尽昭
基于对称及特征的NPN布尔匹配算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    电子科技大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张菊玲;杨国武;吴尽昭;郭文强
  • 通讯作者:
    郭文强
MPSoC核协调可靠性和性能的形式化验证
  • DOI:
    10.15961/j.jsuese.2016.03.014
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    四川大学学报(工程科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张晖;吴尽昭;谢盈;曹俊月
  • 通讯作者:
    曹俊月
负载自适应的异构MPSoC任务调度算法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    工程科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谢盈;吴尽昭;熊菊霞;张辉
  • 通讯作者:
    张辉
快速JPEG图像检索
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    张问银,吴尽昭. 快速JPEG图像检索. 计算机工程. 31(5).148-149+184. 2005
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张问银;吴尽昭
  • 通讯作者:
    吴尽昭

其他文献

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吴尽昭的其他基金

半代数混杂系统形式化分析与验证的例证法研究
  • 批准号:
    11461006
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    36.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
近似形式化方法—实微分多项式进程代数研究
  • 批准号:
    11371003
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    62.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

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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