Cortico-hippocampal computational modeling using quantum neural networks to simulate classical conditioning paradigms

Most existing cortico-hippocampal computational models use different artificial neural network topologies. These conventional approaches, which simulate various biological paradigms, can get slow training and inadequate conditioned responses for two reasons: increases in the number of conditioned stimuli and in the complexity of the simulated biological paradigms in different phases. In this paper, a cortico-hippocampal computational quantum (CHCQ) model is proposed for modeling intact and lesioned systems. The CHCQ model is the first computational model that uses the quantum neural networks for simulating the biological paradigms. The model consists of two entangled quantum neural networks: an adaptive single-layer feedforward quantum neural network and an autoencoder quantum neural network. The CHCQ model adaptively updates all the weights of its quantum neural networks using quantum instar, outstar, and Widrow–Hoff learning algorithms. Our model successfully simulated several biological processes and maintained the output-conditioned responses quickly and efficiently. Moreover, the results were consistent with prior biological studies

Tools and Algorithms for the Construction and Analysis of Systems

This open access book constitutes the proceedings of the 28th International Conference on Tools and Algorithms for the Construction and Analysis of Systems, TACAS 2022, which was held during April 2-7, 2022, in Munich, Germany, as part of the European Joint Conferences on Theory and Practice of Software, ETAPS 2022. The 46 full papers and 4 short papers presented in this volume were carefully reviewed and selected from 159 submissions. The proceedings also contain 16 tool papers of the affiliated competition SV-Comp and 1 paper consisting of the competition report. TACAS is a forum for researchers, developers, and users interested in rigorously based tools and algorithms for the construction and analysis of systems. The conference aims to bridge the gaps between different communities with this common interest and to support them in their quest to improve the utility, reliability, exibility, and efficiency of tools and algorithms for building computer-controlled systems

Tools and Algorithms for the Construction and Analysis of Systems

This open access book constitutes the proceedings of the 28th International Conference on Tools and Algorithms for the Construction and Analysis of Systems, TACAS 2022, which was held during April 2-7, 2022, in Munich, Germany, as part of the European Joint Conferences on Theory and Practice of Software, ETAPS 2022. The 46 full papers and 4 short papers presented in this volume were carefully reviewed and selected from 159 submissions. The proceedings also contain 16 tool papers of the affiliated competition SV-Comp and 1 paper consisting of the competition report. TACAS is a forum for researchers, developers, and users interested in rigorously based tools and algorithms for the construction and analysis of systems. The conference aims to bridge the gaps between different communities with this common interest and to support them in their quest to improve the utility, reliability, exibility, and efficiency of tools and algorithms for building computer-controlled systems

Mechanised Uniform Interpolation for Modal Logics K, GL, and iSL

The uniform interpolation property in a given logic can be understood as the definability of propositional quantifiers. We mechanise the computation of these quantifiers and prove correctness in the Coq proof assistant for three modal logics, namely: (1) the modal logic K, for which a pen-and-paper proof exists; (2) Gödel-Löb logic GL, for which our formalisation clarifies an important point in an existing, but incomplete, sequent-style proof; and (3) intuitionistic strong Löb logic iSL, for which this is the first proof-theoretic construction of uniform interpolants. Our work also yields verified programs that allow one to compute the propositional quantifiers on any formula in this logic

Mechanised Uniform Interpolation for Modal Logics K, GL, and iSL

The uniform interpolation property in a given logic can be understood as the definability of propositional quantifiers. We mechanise the computation of these quantifiers and prove correctness in the Coq proof assistant for three modal logics, namely: (1) the modal logic K, for which a pen-and-paper proof exists; (2) Gödel-Löb logic GL, for which our formalisation clarifies an important point in an existing, but incomplete, sequent-style proof; and (3) intuitionistic strong Löb logic iSL, for which this is the first proof-theoretic construction of uniform interpolants. Our work also yields verified programs that allow one to compute the propositional quantifiers on any formula in this logic

Razvoj i analiza formalnih modela za korišćenje i deljenje resursa u distribuiranim softverskim sistemima

This thesis investigates problems of formal, mathematically based, representation and analysis of controlled usage and sharing of resources in distributed software systems. We present a model for confidential name passing, and a model for controlled resource usage. For the second model we also introduce a type system for performing a static verification that can ensure absence of unauthorized usages of resources in the system.У тези су разматрани проблеми формалног описа и анализе дељења и коришћења ресурса у дистрибуираним софтверским системима. Уведен је један рачун који моделира поверљиво дељење имена и један који моделира контролисано коришћење ресурса. За други модел предложен је и типски систем за статичку проверу који осигурава одсуство неауторизованог коришћења ресурса у систему.U tezi su razmatrani problemi formalnog opisa i analize deljenja i korišćenja resursa u distribuiranim softverskim sistemima. Uveden je jedan račun koji modelira poverljivo deljenje imena i jedan koji modelira kontrolisano korišćenje resursa. Za drugi model predložen je i tipski sistem za statičku proveru koji osigurava odsustvo neautorizovanog korišćenja resursa u sistemu

Untersuchungen zur Anomalieerkennung in automotive Steuergeräten durch verteilte Observer mit Fokus auf die Plausibilisierung von Kommunikationssignalen

Die zwei herausragenden automobilen Trends Konnektivität und hochautomatisiertes Fahren bieten viele Chancen, aber vor allem in ihrer Kombination auch Gefahren. Einerseits wird das Fahrzeug immer mehr mit seiner Außenwelt vernetzt, wodurch die Angriffsfläche für unautorisierten Zugriff deutlich steigt. Andererseits erhalten Steuergeräte die Kontrolle über sicherheitsrelevante Funktionen. Um das Risiko und die potentiellen Folgen eines erfolgreichen Angriffs möglichst gering zu halten, sollte eine Absicherung auf mehreren Ebenen erfolgen. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf der innersten Absicherungsebene und dabei speziell auf der Überwachung von Fahrezug-interner Kommunikation. Hierfür empfehlen Wissenschaft und Industrie unter anderem den Einsatz von Intrusion Detection/Intrusion Prevention Systemen. Das erarbeitete Konzept greift diesen Vorschlag auf und berücksichtigt bei der Detaillierung die Steuergeräte-spezifischen Randbedingungen, wie beispielsweise die vergleichsweise statische Fahrzeugvernetzung und die limitierten Ressourcen. Dadurch entsteht ein hybrider Ansatz, bestehend aus klassischen Überwachungsregeln und selbstlernenden Algorithmen. Dieser ist nicht nur für die Fahrzeug-interne Kommunikation geeignet, sondern gleichermaßen für den Steuergeräte-internen Informationsaustausch, die Interaktion zwischen Applikations- und Basissoftware sowie die Überwachung von Laufzeit- und Speichereigenschaften. Das übergeordnete Ziel ist eine ganzheitliche Steuergeräte-Überwachung und damit eine verbesserte Absicherung im Sinne der Security. Abweichungen vom Sollverhalten - sogenannte Anomalien - werden jedoch unabhängig von deren Ursache erkannt, sei es ein mutwilliger Angriff oder eine Fehlfunktion. Daher kann dieser Ansatz auch zur Verbesserung der Safety beitragen, speziell wenn Applikationen und Algorithmen abzusichern sind, die sich während des Lebenszyklus eines Fahrzeugs verändern oder weiterentwickeln. Im zweiten Teil der Arbeit steht die Plausibilisierung von einzelnen Kommunikationssignalen im Vordergrund. Da deren möglicher Verlauf nicht formal beschrieben ist, kommen hierfür selbstlernende Verfahren zum Einsatz. Neben der Analyse und der Auswahl von grundsätzlich geeigneten Algorithmen ist die Leistungsbewertung eine zentrale Herausforderung. Die zu erkennenden Anomalien sind vielfältig und in der Regel sind nur Referenzdaten des Normalverhaltens in ausreichender Menge vorhanden. Aus diesem Grund werden unterschiedliche Anomalie-Typen definiert, welche die Anomaliesynthese in Normaldaten strukturieren und somit eine Evaluierung anhand der Erkennungsrate erlauben. Die Evaluierungsergebnisse zeigen, dass eine Signalplausibilisierung mittels künstlichen neuronalen Netzen (Autoencoder) vielversprechend ist. Zum Abschluss betrachtet die vorliegende Arbeit daher die Herausforderungen bei deren Realisierung auf automotive Steuergeräten und liefert entsprechende Kennzahlen für die benötigte Laufzeit und den Speicherverbrauch

暗号モジュールの安全性評価手法に関する研究

Tohoku University本間尚文課