Model Checking is widely applied in verifying complicated and especially concurrent systems. Despite of its popularity, model checking suffers from the state space explosion problem that restricts it from being applied to certain systems, or specifications. Many works have been proposed in the past to address the state space explosion problem, and they have achieved some success, but the inherent complexity still remains an obstacle for purely symbolic approaches. In this paper, we propose a Graph Neural Network (GNN) based approach for model checking, where the model is expressed using a B{\"u}chi automaton and the property to be verified is expressed using Linear Temporal Logic (LTL). We express the model as a GNN, and propose a novel node embedding framework that encodes the LTL property and characteristics of the model. We reduce the LTL model checking problem to a graph classification problem, where there are two classes, 1 (if the model satisfies the specification) and 0 (if the model does not satisfy the specification). The experimental results show that our framework is up to 17 times faster than state-of-the-art tools. Our approach is particularly useful when dealing with very large LTL formulae and small to moderate sized models.


翻译:模型检查被广泛用于核实复杂和特别并行的系统。尽管模型检查受到欢迎,但模型检查受到国家空间爆炸问题的影响,限制它适用于某些系统或规格。过去曾提出许多工程,以解决国家空间爆炸问题,取得了一些成功,但固有的复杂性仍然是纯粹象征性方法的障碍。在本文中,我们建议采用基于图形神经网络(GNN)的模型检查方法,在模型上使用B'u'u}chi 自动图案表示模型,要核查的属性使用线性时间逻辑(LTL)表示。我们将模型表述为GNN,并提议一个新颖的节点嵌框架,将LTL特性和模型特性编码。我们把LTL模型检查问题减少到图形分类问题,即有两个类别,一个(如果模型符合规格)和0(如果模型不符合规格)。实验结果显示,我们的框架比标准工具要快17倍。我们在处理非常大的LTL公式和小的中度模型时特别有用。

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ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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