Translation of LTL to omega-automata

Mgr. Tomáš Babiak, Ph.D.

Advanced ('rigorózní') thesis

Abstract:

LTL overovanie modelu je široko rozšírená a plne automatizovaná technika, ktorá sa používaná na overenie, či daný systém spĺňa požadovanú špecifikáciu. Jedným z kľúčových krokov je preklad logiky LTL na Büchiho automaty. Vlastnosti výsledného automatu, ako sú veľkosť a determinizmus, majú veľký vplyv na výkon celej procedúry. Zlepšeniu tohto prekladu sa už venovalo veľa úsilia, napriek tomu majú dnešné prekladače stále ďaleko od dokonalosti. Cieľom dizertačnej práce je zlepšiť obecne preklad logiky LTL na ɷ-automaty s ohľadom na celkový výkon overovania modelu. V praxi sa väčšinou používajú Büchiho automaty, preto sa v prvom rade chceme venovať zlepšeniu tohto prekladu. V tézach prezentujeme niekoľko konkrétnych vylepšení prekladu LTL na Büchiho automaty cez veľmi slabé alternujúce automaty. Najvýznamnejším zlepšením je takzvané odkladanie. V ďalšej fáze našej práce sa chceme venovať využitiu ostatných typov ɷ-automatov a zhodnotiť ich vplyv na celkový výkon procesu overovania modelu. Naším cieľom je zlepšiť existujúce alebo navrhnúť nové algoritmy, ktoré by dokázali využiť konkrétne vlastností jednotlivých tried automatov. Jedným zo sľubných prístupov je využitie Streetových automatov. Narozdiel od Büchiho automatov Streetove automaty je možné plne determinizovať, dajú sa použiť pre jednoduché vyjadrenie vlastností s férovými obmedzeniami a umožňujú efektívne overovanie modelu voči takýmto vlastnostiam. Avšak, je potrebné navrhnúť účinný preklad LTL formúl na Streetove automaty.

Abstract:

LTL model checking is a wide-spread fully-automated technique used to verify whether a given system satisfies a desired specification. One of the crucial steps is a translation of LTL logic into Büchi automata. Properties, such as size and determinism, of a produced automaton can have a significant impact on the overall performance of the model checking procedure. Much effort was already devoted to improve LTL to Büchi automata translation, however, contemporary translations are still far from perfect. The aim of the proposed PhD thesis is, in general, to improve translation procedure of LTL logic into ɷ-automata with respect to an overall model checking performance. Mostly Büchi automata are used in practice. Therefore, at first, we want to focus our attention on improvements of this translation. In this thesis proposal we present some improvements of the translation of LTL to Büchiho automata via very weak alternating automata. Our most significant improvement is called postponing. In the next stage of our work, we want to focus on the usage of another types of ɷ-automata and evaluate their impact on the performance of model checking. Our goal is to improve existing or design new algorithms that can employ specific properties of these automata classes. One of the promising approaches is to employ Street automata. Unlike Büchi automata, Street automata can be fully determinized, they can be used to simply express properties under some strong fairness constraints and permit a more efficient model checking of such properties. However, there is a need to design an efficient algorithm for translation of LTL formulae to Street automata.

Keywords

LTL, linear temporal logic, BA, Büchi automata, omega automata, model checking, translation of LTL

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 21. 10. 2011

Thesis defence

• Date of defence: 10. 1. 2012
• Reader: prof. RNDr. Jiří Barnat, Ph.D., Dr. Alexandre Duret-Lutz

Masaryk University

Faculty of Informatics

Advanced ('rigorózní řízení') programme / field:
Informatics / Parallel and Distributed Systems