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2016 Fiscal Year Research-status Report

ビッグデータ処理の形式検証に向けて

Research Project

Project/Area Number 15K12013
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

Affeldt Reynald  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報技術研究部門, 主任研究員 (40415641)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 田中 哲  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報技術研究部門, 主任研究員 (10357452)
J Garrigue  名古屋大学, 多元数理科学研究科, 准教授 (80273530)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords定理証明支援系 / 簡潔データ構造 / プログラミング言語C / コード生成器
Outline of Annual Research Achievements

平成28年度、簡潔データ構造の基礎的なアルゴリズムの形式検証実験を完成させ、論文を作成し投稿、その成果を国際学会で発表した。検証したrankアルゴリズムは最小のメモリを使用し、効率的にビット列内のビットを数えるアルゴリズムである。本実験は、定理証明支援系Coqのコード出力機能を用いて、検証済みかつ実行可能なプログラムを形式モデルから得られた。平成28年度は特に、得られたプログラムのデータ構造の単純化と最適化に集中した。しかし、そのプログラムは主に関数型言語OCamlで記述されていたため、効率に関して改善の余地があった。従って、さらに効率の良いプログラムを得られるように、Coqのコード出力の新機能を提案した。本提案によって、形式モデルから直接効率の良い低レベルのC言語のプログラムを得られ、そのプログラムと元の形式モデルの適切さを確認するため、新しい仕組みを提案した。具体的に、Coqプラグインという拡張方法を用いて、C言語のプログラムの生成器(monomorphizationという型を特化する仕組みかつC言語のコード生成の仕組み)のプロトタイプを実装した。その生成器の安全性を確認するため、monadificationというプログラム変換もCoqプラグインとして実装した。以上のプラグインを合わせて、形式的に安全性を確かめられる生成器ができた。その生成器のプロトタイプの実験について国内ワークショップでポスターを発表し、議論した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成28年度、検証済みの簡潔データ構造のプログラムの効率化に努めた結果で、実用的かつ独創的なアプローチの提案ができたため、簡潔データ構造のアルゴリズムの形式検証のベースができた。

Strategy for Future Research Activity

平成28年度に提案したコード出力機能を向上し、その機能について論文を作成し、投稿する。それから、平成27年度に提案した定理群を拡張し、検証方法を簡潔データ構造のselectアルゴリズムと簡潔木に適用する。

Causes of Carryover

形式検証の国際会議は日本で行われたため、未使用額が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

論文を投稿するので、その成果発表に伴う旅費や参加費として利用する。

  • Research Products

    (4 results)

All 2017 2016 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Formal Verification of the rank Algorithm for Succinct Data Structures2016

    • Author(s)
      Akira Tanaka, Reynald Affeldt, and Jacques Garrigue
    • Journal Title

      Lecture Notes in Computer Science

      Volume: 10009 Pages: 243-260

    • DOI

      10.1007/978-3-319-47846-3_16

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Certified Mon{omorphiz|adific}ation of Gallina for Low-level Code Extraction2017

    • Author(s)
      田中 哲, Reynald Affeldt, Jacques Garrigue
    • Organizer
      第19回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ(PPL2017)
    • Place of Presentation
      華やぎの章 慶山ホテル 山梨県笛吹市
    • Year and Date
      2017-03-09
  • [Presentation] Formal Verification of the rank Algorithm for Succinct Data Structures2016

    • Author(s)
      Akira Tanaka, Reynald Affeldt, and Jacques Garrigue
    • Organizer
      18th International Conference on Formal Engineering Methods (ICFEM 2016), November 14-18, 2016
    • Place of Presentation
      TKP Ichigaya Conference Center, Tokyo
    • Year and Date
      2016-11-17
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] Formal Verification for Succinct Data Structures

    • URL

      https://staff.aist.go.jp/tanaka-akira/succinct/

URL: 

Published: 2018-01-16  

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