2019 Fiscal Year Annual Research Report
Supporting Manufacturing by Category Theory and Mathematical Logic: Transfer of Software Science to Systems Engineering
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15KT0012
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| Research Institution | National Institute of Informatics |
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Principal Investigator |
蓮尾 一郎 国立情報学研究所, アーキテクチャ科学研究系, 准教授 (60456762)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
末永 幸平 京都大学, 情報学研究科, 准教授 (70633692)
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| Project Period (FY) |
2015-07-10 – 2020-03-31
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| Keywords | 物理情報システム / 形式検証 / テスト / ハイブリッドシステム / 数理論理学 / 統計的機械学習 / 圏論 / プログラム理論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ソフトウェア科学における諸手法のシステム工学への応用という最終目標に対して，多様なトピックにおいて大きな進展があった．研究期間を１年延長した本年度は，特に確率的・統計的・数値的手法と，論理学（特に論理学にみられる離散的構造）との協働について研究を行った．この研究の方向性は，工業製品において統計的機械学習の利用が進み，そのブラックボックス性が増しつつある現状において，実効的な品質保証手法を得るために非常に重要である．
本年度の研究実績の大きな柱は，オートマトン学習アルゴリズムによるモデル学習である．すなわち，ブラックボックスシステムに対しその入出力を観察することで，近似的なモデルとしてのオートマトンを得ようというわけであり，このようにして得られたオートマトンはシステムの解析（主にテスト）に活用できる．
具体的な成果の一つとして，統計的機械学習の主要手法の一つである recurrent neural network (RNN) を対象とし，RNN から重み付きオートマトンを抽出するアルゴリズムを提案して，この成果を人工知能分野のトップ国際会議 AAAI'20 で発表した．また，このようにして得られた重み付きオートマトンを用いて，出力スコアを最大化する入力を効率よく探索するアルゴリズムも提案した（GECCO'20，本科研費研究外の成果）．もう一つの具体的成果として，サーチベーステストを用いて危険な振る舞いを探索する際に，副産物として近似モデル（オートマトンによって与えられる）を構築し，このモデルをサーチベーステストの効率化に用いる枠組みを提案し，ハイブリッドシステム研究の主要国際会議 HSCC'20 で発表した．
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[Journal Article] Relational Differential Dynamic Logic2020
Author(s)
Juraj Kolcak, Jeremy Dubut, Ichiro Hasuo, Shin-ya Katsumata, David Sprunger, Akihisa Yamada
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Journal Title
Proc. TACAS 2020, 26th International Conference on Tools and Algorithms for the Construction and Analysis of Systems
Volume: 12078
Pages: 191-208
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Codensity Games for Bisimilarity2019
Author(s)
Yuichi Komorida, Shin-ya Katsumata, Nick Hu, Bartek Klin, Ichiro Hasuo
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Journal Title
Proc. LICS 2019, Thirty-Fourth Annual ACM/IEEE Symposium on Logic in Computer Science
Volume: -
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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