Logical tools for handling change in agent-based systems

We give a unified approach to various results and problems of nonclassical logic

Property driven verification framework: application to real time property for UML MARTE software design

Les techniques formelles de la famille « vérification de modèles » (« model checking ») se heurtent au problème de l’explosion combinatoire. Ceci limite les perspectives d’exploitation dans des projets industriels. Ce problème est provoqué par la combinatoire dans la construction de l’espace des états possibles durant l’exécution des systèmes modélisés. Le nombre d’états pour des modèles de systèmes industriels réalistes dépasse régulièrement les capacités des ressources disponibles en calcul et stockage. Cette thèse défend l’idée qu’il est possible de réduire cette combinatoire en spécialisant les outils pour des familles de propriétés. Elle propose puis valide expérimentalement un ensemble de méthodes pour le développement de ce type d’outils en suivant une approche guidée par les propriétés appliquée au contexte temps réel. Il s’agit donc de construire des outils d’analyse performants pour des propriétés temps réel qui soient exploitables pour des modèles industriels de taille réaliste. Les langages considérés sont, d’une part UML étendu par le profil MARTE pour la modélisation par les utilisateurs, et d’autre part les réseaux de Petri temporisés comme support pour la vérification. Les propositions sont validées sur un cas d’étude industriel réaliste issu du monde avionique : l’étude de la latence et la fraicheur des données dans un système de gestion des alarmes exploitant les technologies d’Avionique Modulaire Intégrée. Ces propositions ont été mise en oeuvre comme une boite à outils qui intègre les cinq contributions suivantes: la définition de la sémantique d’exécution spécifiques aux propriétés temps réel pour les modèles d’architecture et de comportement spécifiés en UML/MARTE; la spécification des exigences temps réel en s’appuyant sur un ensemble de patrons de vérification atomiques dédiés aux propriété temps réel; une méthode itérative d’analyse à base d’observateurs pour des réseaux de Petri temporisés; des techniques de réduction de l’espace d’états spécifiques aux propriétés temps réel pour des Réseaux de Petri temporisés; une approche pour l’analyse des erreurs détectées par « vérification des modèles » en s’appuyant sur des idées inspirées de la « fouille de données » (« data mining »). ABSTRACT : Automatic formal verification such as model checking faces the combinatorial explosion issue. This limits its application in indus- trial projects. This issue is caused by the explosion of the number of states during system’s execution , as it may easily exceed the amount of available computing or storage resources. This thesis designs and experiments a set of methods for the development of scalable verification based on the property-driven approach. We propose efficient approaches based on model checking to verify real-time requirements expressed in large scale UML-MARTE real-time system designs. We rely on the UML and its profile MARTE as the end-user modeling language, and on the Time Petri Net (TPN) as the verification language. The main contribution of this thesis is the design and implementation of a property-driven verification prototype toolset dedicated to real-time properties verification for UML-MARTE real-time software designs. We validate this toolset using an avionic use case and its user requirements. The whole prototype toolset includes five contributions: definition of real-time property specific execution semantics for UML-MARTE architecture and behavior models; specification of real- time requirements relying on a set of verification dedicated atomic real- time property patterns; real-time property specific observer-based model checking approach in TPN; real-time property specific state space reduction approach for TPN; and fault localization approach in model checking

Temporal Answer Set Programming

[Abstract] Commonsense temporal reasoning is full of situations that require drawing default conclusions, since we rarely have all the information available. Unfortunately, most modal temporal logics cannot accommodate default reasoning, since they typically deal with a monotonic inference relation. On the other hand, non-monotonic approaches are very expensive and their treatment of time is not so well delimited and studied as in modal logic. Temporal Equilibrium Logic (TEL) is the first non-monotonic temporal logic which fully covers the syntax of some standard modal temporal approach without requiring further constructions. TEL shares the syntax of Linear-time Temporal Logic (LTL) (first proposed by Arthur Prior and later extended by Hans Kamp) which has become one of the simplest, most used and best known temporal logics in Theoretical Computer Science. Although TEL had been already defined, few results were known about its fundamental properties and nothing at all on potential computational methods that could be applied for practical purposes. This situation unfavourably contrasted with the huge body of knowledge available for LTL, both in well-known formal properties and in computing methods with practical implementations. In this thesis we have mostly filled this gap, following a research program that has systematically analysed different essential properties of TEL and, simultaneously, built computational tools for its practical application. As an overall, this thesis collects a corpus of results that constitutes a significant breakthrough in the knowledge about TEL.[Resumen] El razonamiento temporal del sentido común está lleno de situaciones que requieren suponer conclusiones por defecto, puesto que raramente contamos con toda la información disponible. Lamentablemente, la mayoría de lógicas modales temporales no permiten modelar este tipo de razonamiento por defecto debido a que, típicamente, se definen por medio de relaciones de inferencia monótonas. Por el contrario, las aproximaciones no monótonas existentes son típicamente muy costosas pero su manejo del tiempo no está tan bien delimitado como en lógica modal. Temporal Equilibrium Logic (TEL) es la primera lógica temporal no monótona que cubre totalmente la sintaxis de alguna de las lógicas modales tradicionales sin requerir el uso de más construcciones. TEL comparte la sintaxis de Linear-time Temporal Logic (LTL) (formalismo propuesto por Arthur Prior y posteriormente extendido por Hans Kamp), que es una de las lógicas más simples, utilizadas y mejor conocidas en Teoría de la Computación. Aunque TEL había sido definido, muy pocas propiedades eran conocidas, lo que contrastaba con el vasto conocimiento de LTL que está presente en el estado del arte. En esta tesis hemos estudiado diferentes aspectos de TEL, una novedosa combinación de lógica modal temporal y un formalismo no monótono. A grandes rasgos, esta tesis recoge un conjunto de resultados, tanto desde el punto de vista teórico como práctico, que constituye un gran avance en lo relativo al conocimiento sobre TEL.[Resumo] O razoamento do sentido común aplicado ao caso temporal está cheo de situacións que requiren supoñer conclusións por defecto, posto que raramente contamos con toda a información dispoñible. Lamentablemente a maioría de lóxicas modais temporáis non permiten modelar este tipo de razoamento por defecto debido a que, típicamente, están definidas por medio de relacións de inferencia monótonas. Pola contra, as aproximacións non monótonas existentes son moi costosos e o seu tratamento do tempo non está ben tan delimitado nin estudiado como nas lóxicas modais. Temporal Equilibrium Logic (TEL) é a primeira aproximación non monótona que cubre totalmente a sintaxe dalgunha das lóxicas modais traidicionáis sen requerir o uso de máis construccións. TEL comparte a sintaxe de Lineartime Temporal Logic (LTL) (formalismo proposto por Arthur Prior e extendido posteriormente por Hans Kamp), que é considerada unha das lóxicas modais máis simples, utilizadas e coñecidas dentro da Teoría da Computación. Aínda que TEL xa fora definido previamente, moi poucas das súas propiedades eran coñecidas, dato que contrasta co vasto coñecemento de LTL existente no estado da arte. Nesta tese, estudiamos diferentes aspectos de TEL, unha novidosa combinación de lóxica modal temporal e un formalimo non monótono. A grandes rasgos, esta tese recolle un conxunto de resultados, tanto dende o punto de vista teórico como práctico, que constitúe un gran avance no relativo ó coñecemento sobre o formalismo TEL