We introduce a new stochastic verification algorithm that formally quantifies the behavioral robustness of any time-continuous process formulated as a continuous-depth model. The algorithm solves a set of global optimization (Go) problems over a given time horizon to construct a tight enclosure (Tube) of the set of all process executions starting from a ball of initial states. We call our algorithm GoTube. Through its construction, GoTube ensures that the bounding tube is conservative up to a desired probability. GoTube is implemented in JAX and optimized to scale to complex continuous-depth models. Compared to advanced reachability analysis tools for time-continuous neural networks, GoTube provably does not accumulate over-approximation errors between time steps and avoids the infamous wrapping effect inherent in symbolic techniques. We show that GoTube substantially outperforms state-of-the-art verification tools in terms of the size of the initial ball, speed, time-horizon, task completion, and scalability, on a large set of experiments. GoTube is stable and sets the state-of-the-art for its ability to scale up to time horizons well beyond what has been possible before.


翻译:我们引入一种新的随机核查算法, 正式量化作为连续深度模型而制定的任何持续时间过程的行为稳健性。 该算法解决了在特定时间范围内的一系列全球优化( Go) 问题, 以构建一组从初始状态球开始的所有过程执行的紧闭封( Tube ) 。 我们称它为“ GoTube ” 。 通过其构建, GoTube 确保捆绑管的稳妥性达到预期的概率。 GoTube 在JAX 中实施, 并优化为复杂的连续深度模型。 与时间持续神经网络的高级可达性分析工具相比, GoTube 可以在时间步骤之间不积累超近的超近控制错误, 并避免象征性技术中固有的臭名化包装效应。 我们显示, GoTube 大大地超过于初始球的大小、 速度、 时间焦距、 任务完成、 任务完成和 缩放能力, 在大规模实验上, GoTube 已经稳定且能够超越了时间范围。

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