Modeling and Verification of Infinite-State Reactive Systems

Mgr. Bc. Petr Novotný

Advanced ('rigorózní') thesis

Anotácia:

Předložené teze obsahují nové výsledky z oblasti algoritmické analýzy nekonečně stavových stochastických grafových her. Tyto hry je možné využít k modelování diskrétních reaktivních systémů, tj. systémů, které nějakým způsobem interagují s okolním prostředím či s uživatelem. Konkrétně se práce zabývá jednak otázkou determinovanosti obecných nekonečně stavových her s neohraničenou výherní funkcí, jednak algoritmickou analýzou her nad přechodovými grafy strojů s celočíselnými čítači. Mimo jiné ukazujeme, jak lze využít formalismus her s čítači k definici nového modelu tzv. konzumních her, vhodného pro modelování reaktivních systémů závislých na různých zdrojích. Cílem dizertační práce, navrženým v předložených tezích, je rozšířit tyto výsledky o nové poznatky a prezentovat je v ucelené podobě. Primárním úkolem bude návrh efektivních algoritmů pro analýzu her s čítači, s obzvláštním důrazem kladeným na konzumní hry.

Abstract:

The thesis proposal contains new results from the area of an algorithmic analysis of infinite-state stochastic graph games. Such games can be used to model various discrete reactive systems, i.e., systems that in some way react to the inputs from the user or from the environment. The thesis proposal covers two main topics: the determinacy of general infinite-state graph games with unbounded payoff functions; and an efficient algorithmic analysis of games played over transition graphs of finite-state machines equipped with one or more integer-valued counters. Apart from other results, we introduce a new special class of games over these counter machines, so called consumption games, that can be used to model various reactive resource-dependent systems. The aim of the Ph.D. thesis, that is presented in this thesis proposal, is to extend these results even more and present all the relevant results in a unified manner. The design of efficient algorithms for the analysis of games over counter machines is our primary task, with a special attention being given to the formalism of consumption games.

Keywords

algoritmická teorie her, grafové hry, Markovovské rozhodovací procesy, formální model, reaktivní systém, algorithmic game theory, graph games, Markov Decision Process, formal model, reactive system

Jazyk práce: English

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 19. 11. 2012

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 7. 1. 2013
• Oponent: Ph.D. Krishnendu Chatterjee, prof. RNDr. Mojmír Křetínský, CSc.

Masaryk University

Faculty of Informatics

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