Scalable algorithms for safety verification and reachability analysis of hybrid systems

用于混合系统安全验证和可达性分析的可扩展算法

基本信息

  • 批准号:
    0611925
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 20.8万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2005
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2005-07-01 至 2008-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In the past few decades, there have been tremendous advances in microprocessor technology and the use of digital controllers in the automation of physical plants. The increasing integration of such controllers results in highly complex systems involving both continuous and discrete event dynamics. In addition to discontinuities introduced by the computer, most physical processes exhibit discrete dynamics due to the action of elements ranging from valves, gears and switches in electromechanical systems to transcriptional regulators in genetic and metabolic networks. Such systems combining discrete and continuous features are called hybrid systems.Formal verification is a very important issue during system design. Its goal is to prove that the system performs as expected. As the automated systems are growing in scale and complexity, the possibility of subtle errors is much greater. This project develops scalable, provably correct algorithms and software tools for safety verification and reachability analysis of hybrid systems. First, the project investigates the construction of discrete abstractions. While doing this, this work attempts to enlarge the class of known decidable hybrid systems. Second, enabled by recent advances in semialgebraic methods and convex optimization, the project investigates a new method for safety verification that does not require explicit calculation of trajectories or reachable sets, and provides a nested family of sufficient conditions for system safety that are polynomial-time checkable. Third, bringing ideas from motion planning based on randomized techniques, the project develops an algorithm for test case generation.The algorithms developed in this project are implemented as a Reachability Analysis and VErification (Rave) toolkit and tested by considering two very difficult problems arising in the safety of multi-agent robotic systems. The results of this project also have an immediate impact in a wide range of areas where hybrid systems are used for modeling, such as automated highway systems, air-traffic management systems, genetic and metabolic networks, embedded automotive and avionic controllers, robotics, and real-time communication networks.
在过去的几十年里,微处理器技术和数字控制器在物理工厂自动化中的应用取得了巨大的进步。这种控制器的集成度越来越高,导致了涉及连续和离散事件动力学的高度复杂系统。除了计算机引入的不连续性外,大多数物理过程由于从机电系统中的阀门、齿轮和开关到遗传和代谢网络中的转录调节因子等元素的作用而表现出离散动力学。这种结合了离散和连续特征的系统称为混合系统。形式化验证是系统设计中一个非常重要的问题。它的目标是证明系统按预期运行。随着自动化系统在规模和复杂性上的增长,发生细微错误的可能性要大得多。该项目开发可扩展的、可证明正确的算法和软件工具,用于混合系统的安全验证和可达性分析。首先,该项目研究了离散抽象的构造。在这样做的同时,这项工作试图扩大已知的可决定混合系统的类别。其次,由于半代数方法和凸优化的最新进展,该项目研究了一种新的安全验证方法,该方法不需要显式计算轨迹或可达集,并为系统安全提供了一套多项式时间可检查的充分条件。第三,引入基于随机化技术的运动规划思想,该项目开发了一种用于生成测试用例的算法。本项目开发的算法作为可达性分析和验证(Rave)工具包实现,并通过考虑多智能体机器人系统安全性中出现的两个非常困难的问题进行测试。该项目的成果也对混合系统用于建模的广泛领域产生了直接影响,例如自动高速公路系统、空中交通管理系统、遗传和代谢网络、嵌入式汽车和航空电子控制器、机器人和实时通信网络。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Calin Belta其他文献

B I O C O M P U T a T I O N
生物计算
  • DOI:
    10.1007/978-1-4613-0115-8_7
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Rajeev Alur;Calin Belta;Vijay Kumar;Max Mintz;George J Pappas;Harvey Rubin;Jonathan Schug
  • 通讯作者:
    Jonathan Schug

Calin Belta的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Calin Belta', 18)}}的其他基金

GCR: Collaborative Research: Micro-bio-genetics for Programmable Organoid Formation
GCR:合作研究:用于可编程类器官形成的微生物遗传学
  • 批准号:
    2219101
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 20.8万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
NRI: FND: A Formal Methods Approach to Safe, Composable, and Distributed Reinforcement Learning for co-Robots
NRI:FND:协作机器人安全、可组合和分布式强化学习的形式化方法
  • 批准号:
    2024606
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 20.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant
GCR: Collaborative Research: Fine-grain generation of multiscale patterns in programmable organoids using microrobots
GCR:协作研究:使用微型机器人在可编程类器官中细粒度生成多尺度模式
  • 批准号:
    2020983
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 20.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant
S&AS: COLLAB: Organization of the 2018 Smart and Autonomous Systems (S&AS) PI Meeting
S
  • 批准号:
    1820857
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 20.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant
S&AS: INT: COLLAB: Autonomy as a Service
S
  • 批准号:
    1723995
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 20.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CPS: Synergy: Collaborative Research: Efficient Traffic Management: A Formal Methods Approach
CPS:协同:协作研究:高效交通管理:形式化方法
  • 批准号:
    1446151
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 20.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CPS: Frontier: Collaborative Research: BioCPS for Engineering Living Cells
CPS:前沿:合作研究:用于工程活细胞的 BioCPS
  • 批准号:
    1446607
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 20.8万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Combining Optimality and Correctness in Control Systems
将控制系统的最优性和正确性相结合
  • 批准号:
    1400167
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 20.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NRI: Formal Methods for Motion Planning and Control with Human-in-the-Loop
NRI:人在环运动规划和控制的形式化方法
  • 批准号:
    1426907
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 20.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: The Dynamics of the Innate Immune Systems: A Study of the Toll-like Receptors (TLR) Network
合作研究:先天免疫系统的动力学:Toll 样受体 (TLR) 网络的研究
  • 批准号:
    1137900
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 20.8万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

固定参数可解算法在平面图问题的应用以及和整数线性规划的关系
  • 批准号:
    60973026
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    32.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Computational Methods for Analyzing Toponome Data
  • 批准号:
    60601030
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    17.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Mixed methods examination of warning signs within 24 hours of suicide attempt in hospitalized adults
住院成人自杀未遂 24 小时内警告信号的混合方法检查
  • 批准号:
    10710712
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.8万
  • 项目类别:
Traumatic Brain Injury Anti-Seizure Prophylaxis in the Medicare Program
医疗保险计划中的创伤性脑损伤抗癫痫预防
  • 批准号:
    10715238
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.8万
  • 项目类别:
CT imaging-based prediction and stratification of motor and cognitive behavior after stroke for targeted game-based robot therapy: Diversity Supplement
基于 CT 成像的中风后运动和认知行为的预测和分层,用于基于游戏的有针对性的机器人治疗:多样性补充
  • 批准号:
    10765218
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.8万
  • 项目类别:
Center for Suicide Research and Prevention
自杀研究与预防中心
  • 批准号:
    10575947
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.8万
  • 项目类别:
Small Molecule Therapeutics for Sickle Cell Anemia
镰状细胞性贫血的小分子疗法
  • 批准号:
    10601679
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.8万
  • 项目类别:
Steerable Laser Interstitial Thermotherapy (SLIT) Robot for Brain Tumor Therapy
用于脑肿瘤治疗的可操纵激光间质热疗 (SLIT) 机器人
  • 批准号:
    10572533
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.8万
  • 项目类别:
Advanced Knee ASL Imaging at 7T
7T 先进膝关节 ASL 成像
  • 批准号:
    10658674
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.8万
  • 项目类别:
Project 2: Mechanisms of Resistance to Neoantigen Vaccines in PDAC
项目2:PDAC新抗原疫苗耐药机制
  • 批准号:
    10708575
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.8万
  • 项目类别:
A Mobile Health Application to Detect Absence Seizures using Hyperventilation and Eye-Movement Recordings
一款使用过度换气和眼动记录检测失神癫痫发作的移动健康应用程序
  • 批准号:
    10696649
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.8万
  • 项目类别:
A Novel VpreB1 Anti-body Drug Conjugate for the Treatment of B-Lineage Acute Lymphoblastic Leukemia/Lymphoma
一种用于治疗 B 系急性淋巴细胞白血病/淋巴瘤的新型 VpreB1 抗体药物偶联物
  • 批准号:
    10651082
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.8万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了