Multi-agent Safety Verification Using Symmetry Transformations
Multi-agent Safety Verification Using Symmetry Transformations
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DOI：
10.1007/978-3-030-45190-5_10
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发表时间：
2020-03-13
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Mitra S
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sibai H;Mokhlesi N;Fan C;Mitra S
我们证明，对称变换和缓存可以实现多代理系统的可扩展且可能无限制的验证。对称变换将系统的任何解映射到另一个解。我们表明，此属性可用于转换缓存的范围集以计算新的范围集，用于混合和多代理模型。我们开发了虚拟系统的概念，它为访问航路点序列的一类广泛的代理模型定义了对称变换。使用虚拟系统的概念，我们提出了一个原型工具 CacheReach，它以与到达集的表示和所使用的可达性分析方法无关的方式构建到达集的缓存。我们对 CacheReach 的实验评估表明，在具有遵循航路点序列的 3 维线性和 4 维非线性固定翼飞机模型的多智能体系统上，安全验证计算时间最多可节省 64%。这些节省和我们的理论结果说明了在多智能体系统的安全验证中使用基于对称的缓存的潜在好处。
We show that symmetry transformations and caching can enable scalable, and possibly unbounded, verification of multi-agent systems. Symmetry transformations map any solution of the system to another solution. We show that this property can be used to transform cached reachsets to compute new reachsets, for hybrid and multi-agent models. We develop a notion of a virtual system which defines symmetry transformations for a broad class of agent models that visit waypoint sequences. Using this notion of a virtual system, we present a prototype tool CacheReach that builds a cache of reachsets, in a way that is agnostic of the representation of the reachsets and the reachability analysis method used. Our experimental evaluation of CacheReach shows up to 64% savings in safety verification computation time on multi-agent systems with 3-dimensional linear and 4-dimensional nonlinear fixed-wing aircraft models following sequences of waypoints. These savings and our theoretical results illustrate the potential benefits of using symmetry-based caching in the safety verification of multi-agent systems.
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