This paper presents a formally verified quantifier elimination (QE) algorithm for first-order real arithmetic by linear and quadratic virtual substitution (VS) in Isabelle/HOL. The Tarski-Seidenberg theorem established that the first-order logic of real arithmetic is decidable by QE. However, in practice, QE algorithms are highly complicated and often combine multiple methods for performance. VS is a practically successful method for QE that targets formulas with low-degree polynomials. To our knowledge, this is the first work to formalize VS for quadratic real arithmetic including inequalities. The proofs necessitate various contributions to the existing multivariate polynomial libraries in Isabelle/HOL, including a method for re-indexing variables in a polynomial. Our framework is modularized and easily expandable (to facilitate integrating future optimizations), and could serve as a basis for developing a general-purpose QE algorithm. Further, as our formalization is designed with practicality in mind, we export our development to SML and test the resulting code on 378 benchmarks from the literature, comparing to Redlog, Z3, Mathematica, and SMT-RAT.


翻译:本文介绍了在伊莎贝尔/HOL中通过线性和二次虚拟替代(VS)进行一阶实际算术的经正式核实的量化除去(QE)算法。 Tarski-Seidenberg 理论认为,真实算术的第一阶逻辑可以由QE来分解。 然而,在实践中,QE算法非常复杂,而且往往结合多种性能方法。 VS是QE中以低度多度多元性计算公式为对象的一个实际成功的量化除去(QE)算法。 据我们所知,这是将VS正规化为四阶性真实算术(包括不平等)的首次工作。 证据证明要求为伊莎贝尔/HOL现有的多变量多元性多元性多数值图书馆做出各种贡献,包括多数值变量再索引法。 我们的框架是模块化的,易于扩展(以便利未来的优化),并且可以作为制定通用的QE算法的基础。 此外,由于我们的正规化设计是实用性的,我们把发展输出给SML,并测试从文献中得出的378个基准,从RMA、MA和SZ3、SMAmatal测试。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
75+阅读 · 2020年7月26日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
57+阅读 · 2019年10月17日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
已删除
将门创投
6+阅读 · 2019年4月10日
Call for Participation: Shared Tasks in NLPCC 2019
中国计算机学会
5+阅读 · 2019年3月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
Arxiv
0+阅读 · 2021年7月19日
Arxiv
0+阅读 · 2021年7月16日
Arxiv
7+阅读 · 2019年6月20日
Neural Arithmetic Logic Units
Arxiv
5+阅读 · 2018年8月1日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
已删除
将门创投
6+阅读 · 2019年4月10日
Call for Participation: Shared Tasks in NLPCC 2019
中国计算机学会
5+阅读 · 2019年3月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员