Quantitative Linear-Time Model Checking

Mgr. Jana Tůmová, Ph.D.

Advanced ('rigorózní') thesis

Abstract:

Ověřování modelu je pokročilá technika, která nám pomáhá zaručit, že systém splňuje dané požadavky. Obecně jsou jejím základem tři kroky: vytvoření modelu systému, formální vyjádření požadavků a ověření, zda model splňuje dané požadavky prozkoumáním všech možných chování modelu. V mnoha případech jsou nedílnou součástí specifikace systému i kvantitativní vlastnosti. Disertační práce bude zaměřena na kvantitativní ověřování modelu systémů s degradací, tj. s vnitřní vlastností systému, která v čase degraduje. Pokud je nám známo, doposud nebyl vyvinut vhodný formalismus k modelování takových systémů ani ke specifikaci jejich vlastností. Naším cílem je navrhnout tyto formalismy, vyvinout algoritmy ověřování modelu a implementovat celé řešení ve veřejně dostupném prototypovém nástroji. Součástí práce bude i studium použití navržených technik a nástroje v pravděpodobnostním kontextu. Abychom rozšířili použitelnost výše zmíněných technik a nástroje v oblasti návrhu systémů, budeme studovat také problém syntézy řídící strategie. Taková strategie ovlivňuje daný model systému s degradací tak, aby splňoval požadovanou kvantitativní vlastnost.

Abstract:

Model checking is an advanced technique that help us to guarantee that a system meets given requirements. In general, it includes three steps: building a model of the system, formalizing the requirements, and finally examining all possible behaviors of the model to verify whether the model satisfies the requirements. In many cases, quantitative properties are an inseparable part of the system specification. The proposed PhD thesis will aim at quantitative model checking of systems with degradation, i.e. with an inherent quality that degrades in time. Currently, to our best knowledge, no appropriate formalisms to model such systems and specify their properties have been developed. Our goal is to design those, develop model checking algorithms and implement the whole solution in a publicly available prototype tool. A part of the work is also to investigate on usability of the designed techniques in probabilistic settings. To extend the usability of the techniques and the tool in system design process, we will study also problem of synthesis of a control strategy. Such strategy affects a given model of a system with degradation to satisfy a desired quantitative property.

Keywords

formal verification, quantitative model checking, linear temporal logic

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 3. 2010

Thesis defence

• Date of defence: 24. 5. 2010
• Reader: prof. RNDr. Luboš Brim, CSc., Assoc. Prof. Calin A. Belta, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Informatics

Advanced ('rigorózní řízení') programme / field:
Informatics / Informatics