Wintersemester 2019/2020
Anwendung Formaler Verifikation
Von der Theorie zur Anwendung
| Veranstaltungstyp: | Seminar |
|---|---|
| Zielgruppe: | Master Informatik |
| Umfang: | 2 SWS / 3 ECTS |
| Termine: | Auftaktveranstaltung: 23.10.2019, 14:00, Raum 211 Kurzvorträge: 12.12.2019, 9:45, Raum 211 Hauptvorträge: 3.2.2019, 9:45, Raum 010 |
| Veranstaltungsnr.: | 2400094 |
| Lehrstühle: | Anwendungsorientierte Formale Verifikation Zuverlässige Softwaresysteme in der Automobilindustrie |
| Dozierende: |
Jonas Schiffl [Organisation] |
| Anmeldung: | persönlich oder per E-Mail bei Jonas Schiffl (Raum
226, Gebäude 50.34 bzw. jonas.schiffl∂kit edu)
Anmeldeschluss: 31. Oktober 2019 |
| Platzvergabe: | Reihenfolge nach Eingang der Anmeldung |
Themenbereich
An unserem Lehrstuhl werden formale Methoden für ein breites Spektrum moderner Softwareentwicklung erforscht.
In diesem Seminar werden verschiedene formale Techniken vorgestellt, die dazu beitragen, Programme auf ihre Korrektheit überprüfen zu können. Einige Techniken stellen neue vielversprechende Ansätze vor, andere zeigen auf wie durch geschickten Einsatz und Kombination von Heuristiken existierende Ansätze um Größenordnungen leistungsfähiger gemacht werden können.
Die vorgestellten Ansätze helfen praxisnah, Probleme in Software zu entdecken, zu vermeiden oder zu verhindern.
Aufgabenstellung
Für das Seminar werden von jedem/jeder Teilnehmer/in für eine erfolgreiche Teilnahme folgende Leistungen erwartet:- Selbständiges Erarbeiten der Inhalte des vorzustellenden Ansatzes (meist auf Basis eines Papiers im Umfang von etwa 20 Seiten). In regelmäßigen Treffen mit einem/r betreuenden Mitarbeiter/in erhalten Sie hierbei die nötige Unterstützung.
- Auswahl und Gliederung der Inhalte die in Ihrem Seminarbeitrag präsentiert werden sollen.
- Kurze Vorstellung Ihrer Gliederung im Plenum.
- Entscheidung, wie Sie die Inhalte präsentieren wollen.
- Erstellung der Folien für die Präsentation und gegebenfalls weiterer Materialien.
- 30-minütiger Hauptvortrag im Plenum (gefolgt von einer etwa 15-minütigen Diskussion).
- Nach dem Vortrag: Verfassen einer etwa zehnseitigen Ausarbeitung, die die wesentlichen Inhalte des Ansatzes und Ihres Vortrags zusammenfassend darstellt.
Vortragsthemen
Die folgende Themenliste soll eine Orientierung über mögliche Themen geben. Wir sind offen für Themenvorschläge aus den Bereichen Formale Verifikation und Methoden. Bei Fragen zu Themen oder Organisation wenden Sie sich bitte an Jonas Schiffl.
- Modular Bug-Finding Techniques
Moy et al.: Modular Bug-finding for Integer Overflows in the Large: Sound, Efficient, Bit-precise Static Analysis. Microsoft Research Technical Report MSR-TR-2009-57
- Combining Model Checking and Deduction
Shankar, N.: Combining Model Checking and Deduction. Handbook of Model Checking. Springer 2018.
Clarke, E.M., Grumberg, O., Peled, D.: Model Checking. MIT Press, Cambridge 1999.
Shankar, N.: Automated Deduction for Verification. ACM Comput. Surv. 41(4), 20:1–20:56 2009. - Verification of Floating Point Algorithms
Zeljic et al.: Exploring Approximations for Floating-Point Arithmetic Using UppSAT. IJCAR 2018: 246-262
- Modern Model Checking
Biere et.al. Symbolic Model Checking without BDDs.
McMillan. Interpolation and SAT-based Model Checking. - Formula Decomposition for SAT Solving
- Learning Invariants with ICE and IC3
Aaron Bradley. SAT-Based Model Checking Without Unrolling.
Garg et. al. ICE: A Robust Framework for Learning Invariants. - Horn Clause Solving for Program Verification
Bjoerner et. al. Horn Clause Solvers for Program Verification.
Philipp Rümmer, Hossein Hojjat, Viktor Kuncak: Classifying and Solving Horn Clauses for Verification. VSTTE 2013: 1-21 - Predicate Abstraction for Program Verification
Jhala, R., Podelski, A., Rybalchenko, A.: Predicate Abstraction for Program Verification - Safety and Termination. Handbook of Model Checking. Springer (2018).
Jhala, R., Majumdar, R.: Software model checking. ACM Comput. Surv. 41(4), 21:1–21:54 (2009).
Clarke, E.M., Kurshan, R.P., Veith, H.: The Localization Reduction and Counterexample-Guided Abstraction Refinement. Essays in Memory of Amir Pnueli 2010. Springer (2010). - Program Synthesis: Specification-based Creation of Programs
Bernd Finkbeiner. Synthesis of Reactive Systems (Lecture Notes).
- Graph Neural Networks for SAT Solving
Bunz and Lamm: Graph Neural Networks and Boolean Satisfiability
- Formal Methods in Practise
Caitlin Sadowski, Edward Aftandilian, Alex Eagle, Liam Miller-Cushon, Ciera Jaspan: Lessons from building static analysis tools at Google. Commun. ACM 61(4): 58-66 (2018)
- Confidentiality by Formal Methods
Sinha et al.: A design and verification methodology for secure isolated regions. PLDI 2016: 665-681
- Verification of Temporal Hyperproperties with HyperMC
- Formal Methods for Blockchain and Smart Contracts
A Concurrent Perspective on Smart Contracts. Ilya Sergey and Aquinas Hobor, Financial Crypto 2017.
- Verification of C/C++ Programs
Gurfinkel: A Context-Sensitive Memory Model for Verification of C/C++ Programs. SAS 2017: 148-168
- Program Slicing for Verification
- Reachability Modulo Theories
- Verification of Neural Networks
Dvijotham et al.: A Dual Approach to Scalable Verification of Deep Networks. CoRR abs/1803.06567 (2018)
Dvijotham et al.: Training verified learners with learned verifiers. CoRR abs/1805.10265 (2018)