Thèse soutenue

Jeux de parité et problème d'accessibilité dans des systèmes à infinité d'états avec paramètres
FR  |  
EN
Accès à la thèse
Auteur / Autrice : Mathieu Hilaire
Direction : Stefan GöllerBenedikt Bollig
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Informatique
Date : Soutenance le 13/12/2022
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Méthodes formelles (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2021-....)
référent : École normale supérieure Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1912-....)
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Informatique et sciences du numérique (2020-....)
Jury : Président / Présidente : Nathalie Bertrand
Examinateurs / Examinatrices : Véronique Bruyère, Joël Ouaknine, Étienne André, Jiří Srba
Rapporteurs / Rapporteuses : Véronique Bruyère, Joël Ouaknine

Mots clés

FR  |  
EN

Résumé

FR  |  
EN

Les approches standard de la vérification de modèle se limitent à des spécifications concrètes, par exemple «est-il possible d'atteindre une configuration après que plus de 10 unités de temps se soient écoulées?». Néanmoins, pour certains types de programmes informatiques, comme les technologies embarquées, les contraintes dépendent de l'environnement. De là émerge la nécessité des spécifications paramétriques, par exemple «est-il possible d'atteindre une configuration après que plus de p unités de temps se soient écoulées?» où p désigne un paramètre dont la valeur reste à spécifier.Dans cette thèse nous étudions des variantes paramétriques de trois modèles classique, les automates à pile, à compteur, et temporisés. En plus d'exprimer des contraintes concrètes (sur la pile, le compteur ou les horloges), ces modèles peuvent exprimer des contraintes paramétriques via des comparaisons avec des paramètres. Le problème de l'accessibilité consiste à demander s'il existe une assignation des paramètres telle que il existe une exécution acceptante dans l'automate concret qui en résulte. En plus de ce problème nous étudions des jeux de parités paramétriques, où deux joueurs choisissent une évaluation pour chaque paramètre chacun leur tour, puis déplacent un jeton dans le graphe de l'automate concret résultant. Nous nous intéressons au problème de décider quel joueur dispose d'une stratégie gagnante.Les automates temporisés paramétriques ont été introduit dans les années 90 par Alur, Henzinger et Vardi, qui ont démontré que le problème de l'accessibilité était indécidable, même avec seulement trois horloges pouvant être comparées à des paramètres, ou horloges paramétriques — mais décidable dans le cas d'une seule horloge paramétrique. Des résultats récents de Bundala et Ouaknine démontrent que dans le cas de deux horloges paramétriques et un paramètre, le problème est décidable ainsi que PSPACE^NEXP-dur. Un des principaux résultats de cette thèse consiste à démontrer le caractère EXPSPACE-complet du problème.La borne inférieure EXPSPACE repose sur des résultats récents du domaine de la complexité avancée. Inspirés par Göller, Haase, Ouaknine, et Worrell, nous visualisons la classe EXPSPACE comme un langage de feuille (vision qui repose sur le théorème de Barrington). Nous introduisons un langage de programmation qui peut reconnaître ce genre de langage de feuille. Nous utilisons ensuite une représentation des entiers sous forme de restes chinois dont Chiu, Davida et Litow ont montré qu'elle permettait de calculer en LOGSPACE la représentation binaire, et démontrons grâce à elle que les automates temporisés paramétriques à deux horloges paramétriques et un paramètre peuvent simuler notre langage de programmation.Pour la borne supérieure, à la façon de Bundala et Ouaknine, nous réduisons le problème au problème de l'accessibilité dans un type particulier d'automates à compteur paramétrique. Par une série de techniques de découpage d'une exécution fictive, nous démontrons que ce problème est dans PSPACE. Étant donné que notre réduction se fait en temps exponentiel, cela conduit à une borne supérieure EXPSPACE pour le problème de l'accessibilité dans les automates temporisés paramétriques à deux horloges et un paramètre.En ce qui concerne les jeux de parités paramétriques pour les automates à piles paramétriques, nous démontrons que le problème de déterminer quel joueur a une stratégie gagnante est dans (n+1)-EXP si le nombre de paramètres est fixé à n, mais nonélémentaire sinon. Le caractère nonélémentaire du problème est démontré par réduction du problème de la satisfaisabilité des formules de la logique du premier ordre. La borne supérieure est obtenue via une réduction aux automates à pile de piles, pour lesquels le problème des jeux de parités est n-EXP-complet dans le cas de n niveaux de piles.