Transformation of Nondeterministic Büchi Automata to Tight Automata

Bc. Marek Jankola

Bachelor's thesis

Abstract:

Model checking je technika, ktorá slúži na overenie, či naprogramovaný systém spĺňa danú vysokoúrovňovú špecifikáciu. V prípade, že ju nespĺňa, model checker vráti protipríklad. Avšak tento protipríklad nemusí byť najkratší možný. Existuje špeciálny typ Büchiho automatu – tight Büchiho automat, z ktorého dokáže model checker vždy vrátiť najkratší protipríklad. Cieľ tejto práce je navrhnúť algoritmus, ktorý prevedie ľubovoľný Büchiho automat na tight Büchiho automat. Najskôr vytvárame abstraktné základy. Následne spájame všetky teoretické výsledky v návrhu algoritmu a dôkaze jeho korektnosti. V závere prezentujeme praktické vyhodnotenie algoritmu spolu s diskusiou o výsledkoch.

Abstract:

Model checking is a technique to verify whether a programmed system satisfies a given high-level specification or not. If it does not meet the specification, the model checker returns a counterexample. However, this counterexample might not be the shortest. There is a specific type of Büchi automaton - tight Büchi automaton from which the model checker can always return the shortest counterexample. This thesis aims to design an algorithm that converts an arbitrary Büchi automaton to a tight Büchi automaton. Firstly, we build the abstract basics. Further, we join all theoretical results to create the transformation algorithm and to prove its correctness. Finally, we present a practical evaluation of the algorithm with a discussion of the results.

Keywords

Büchi automata, model checking, ω-automata, shortest counterexample, tight Büchi automata

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 5. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 29. 6. 2021
• Supervisor: doc. RNDr. Jan Strejček, Ph.D.
• Reader: prof. RNDr. Jiří Barnat, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Informatics

Bachelor programme / field:
Informatics / Mathematical Informatics