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1. Predictive runtime verification of timed properties

Author: Hervé Marchand, Viorel Preoteasa, Yliès Falcone, Srinivas Pinisetty, Thierry Jéron, Stavros Tripakis, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - 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Rhône-Alpes, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire d'Informatique de Grenoble (LIG ), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Aalto University, Institut Clément Ader ( ICA ), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace ( ISAE-SUPAERO ) -IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux ( IMT Mines Albi ) -Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS ), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ), SUpervision of large MOdular and distributed systems ( SUMO ), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL ( IRISA_D4 ), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires ( IRISA ), Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ) -Université de Rennes 1 ( UR1 ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ) -Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires ( IRISA ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ), VERIMAG ( VERIMAG - IMAG ), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 ( UJF ) -Institut National Polytechnique de Grenoble ( INPG ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Grenoble Alpes ( UGA ), Laboratoire d'Informatique de Grenoble ( LIG ), Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 ( UPMF ) -Université Joseph Fourier - Grenoble 1 ( UJF ) -Institut National Polytechnique de Grenoble ( INPG ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Grenoble Alpes ( UGA ), Université Grenoble Alpes - UFR Informatique et Mathématiques Appliquées ( UGA UFR IMAG ), Université Grenoble Alpes ( UGA ), Compiler Optimization and Run-time Systems ( CORSE ), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Laboratoire d'Informatique de Grenoble ( LIG ), Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 ( UPMF ) -Université Joseph Fourier - Grenoble 1 ( UJF ) -Institut National Polytechnique de Grenoble ( INPG ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Grenoble Alpes ( UGA ) -Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 ( UPMF ) -Université Joseph Fourier - Grenoble 1 ( UJF ) -Institut National Polytechnique de Grenoble ( INPG ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Grenoble Alpes ( UGA ), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Subjects: ta113, High-level verification, Functional verification, Monitoring, Computer science, Property (programming), Runtime verification, Real-time computing, 020207 software engineering, [ INFO.INFO-SE ] Computer Science [cs]/Software Engineering [cs.SE], [INFO.INFO-SE]Computer Science [cs]/Software Engineering [cs.SE], 02 engineering and technology, Satisfiability, Automaton, Intelligent verification, Hardware and Architecture, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [INFO.INFO-ES]Computer Science [cs]/Embedded Systems, 020201 artificial intelligence & image processing, [ INFO.INFO-ES ] Computer Science [cs]/Embedded Systems, Timed automata, Real-time systems, Software, Information Systems
Abstract: International audience; Runtime verification (RV) techniques are used to continuously check whether the (un-trustworthy) output of a black-box system satisfies or violates a desired property. When we consider runtime verification of timed properties, physical time elapsing between actions influences the satisfiability of the property. This paper introduces predictive runtime verification of timed properties where the system is not entirely a black-box but something about its behaviour is known a priori. A priori knowledge about the behaviour of the system allows the verification monitor to foresee the satisfaction (or violation) of the monitored property. In addition to providing a conclusive verdict earlier , the verification monitor also provides additional information such as the minimum (maximum) time when the property can be violated (satisfied) in the future. The feasibility of the proposed approach is demonstrated by a prototype implementation, which is able to synthesize predictive runtime verification monitors from timed automata.
Published: 2017

2. Symbolic Limited Lookahead Control for Best-effort Dynamic Computing Resource Management

Author: Nicolas Berthier, Eric Rutten, Hervé Marchand, Department of Computer Science [Liverpool], University of Liverpool, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire d'Informatique de Grenoble (LIG ), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Control for Autonomic computing systems (CTRL-A), Inria Grenoble - Rhône-Alpes, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire d'Informatique de Grenoble (LIG ), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Department of Computer Science, University of Liverpool ( UoL ), SUpervision of large MOdular and distributed systems ( SUMO ), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL ( IRISA_D4 ), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires ( IRISA ), Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ) -Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ) -Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires ( IRISA ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ), Laboratoire d'Informatique de Grenoble ( LIG ), Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 ( UPMF ) -Université Joseph Fourier - Grenoble 1 ( UJF ) -Institut National Polytechnique de Grenoble ( INPG ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Grenoble Alpes ( UGA ), Control techniques for Autonomic, adaptive and Reconfigurable Computing systems ( CTRL-A ), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Subjects: 0209 industrial biotechnology, Theoretical computer science, Computer science, Dynamic Resource Management, Control (management), 020207 software engineering, 02 engineering and technology, Supervisory Control, Infinite-state Systems, Domain (software engineering), 020901 industrial engineering & automation, Supervisory control, Control and Systems Engineering, Control theory, Sliding window protocol, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [INFO.INFO-SY]Computer Science [cs]/Systems and Control [cs.SY], [ INFO.INFO-SY ] Computer Science [cs]/Systems and Control [cs.SY], State (computer science), Discrete Event Systems, Resource management (computing)
Abstract: International audience; We put forward a new modeling technique for Dynamic Resource Management (DRM) based on discrete events control for symbolic logico-numerical systems, especially Discrete Controller Synthesis (DCS). The resulting models involve state and input variables defined on an infinite domain (Integers), thereby no exact DCS algorithm exists for safety control. We thus formally define the notion of limited lookahead, and associated best-effort control objectives targeting safety and optimization on a sliding window for a number of steps ahead. We give symbolic algorithms, illustrate our approach on an example model for DRM, and report on performance results based on an implementation in our tool ReaX.
Published: 2018

3. Opacity with powerful attackers

Author: Laurie Ricker, Loïc Hélouët, Hervé Marchand, SUpervision of large MOdular and distributed systems ( SUMO ), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL ( IRISA_D4 ), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires ( IRISA ), Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ) -Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ) -Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires ( IRISA ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ), Department of Mathematics and Computer Science [Mount Allison University], Mount Allison University, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Subjects: 0209 industrial biotechnology, Theoretical computer science, Opacity, Computer science, 020208 electrical & electronic engineering, ComputingMethodologies_IMAGEPROCESSINGANDCOMPUTERVISION, [INFO.INFO-SE]Computer Science [cs]/Software Engineering [cs.SE], 02 engineering and technology, [ INFO.INFO-SE ] Computer Science [cs]/Software Engineering [cs.SE], Decidability, 020901 industrial engineering & automation, Control and Systems Engineering, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, State (computer science), ComputingMethodologies_COMPUTERGRAPHICS
Abstract: International audience; This paper considers state-based opacity in a setting where attackers of a secret have additional observation capacities allowing them to know which inputs are allowed by a system. We show that regular opacity is decidable in this setting. We then address the question of controlling a system so that it becomes opaque, and solve this question by recasting the problem in a game setting.
Published: 2018

4. Improved Complexity Results and an Efficient Solution for Connected Multi-Agent Path Finding

Author: Calviac, Isseïnie, Sankur, Ocan, Schwarzentruber, François, Large Scale Collaborative Data Mining (LACODAM), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-GESTION DES DONNÉES ET DE LA CONNAISSANCE (IRISA-D7), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Logic and applications (LOGICA), LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), and ANR-22-CE23-0029,epiRL,Apprentissage par renforcement épistémique(2022)
Subjects: connectivity, CA, [INFO]Computer Science [cs], multi-agent path finding, AI planning multi-agent path finding connectivity CA, AI planning
Abstract: International audience; Connected multi-agent path finding (CMAPF) consists in computing paths for multiple agents which must reach a goal configuration while remaining connected at all steps. We prove the PSPACEhardness of the problem when the underlying graph is a subgraph of a 3D grid and with range-based connectivity. Moreover, we provide an application of the WHCA * algorithm and show that it outperforms previously given algorithms by an order of magnitude in terms of the sizes of the instances it can handle.
Published: 2023

5. PyLTA: A Verification Tool for Parameterized Distributed Algorithms

Author: Bastien Thomas, Ocan Sankur, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [INFO]Computer Science [cs]
Abstract: We present the tool PyLTA, which can model check parameterized distributed algorithms against LTL specifications. The parameters typically include the number of processes and a bound on faulty processes, and the considered algorithms are round-based and either synchronous or asynchronous.
Published: 2023

6. Timed Automata Verification and Synthesis via Finite Automata Learning

Author: Ocan Sankur, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), ANR-18-CE40-0015,TickTac,Techniques et outils efficaces pour la vérification et synthèse des systèmes temps-réels(2018), Sankur, Ocan, and APPEL À PROJETS GÉNÉRIQUE 2018 - Techniques et outils efficaces pour la vérification et synthèse des systèmes temps-réels - - TickTac2018 - ANR-18-CE40-0015 - AAPG2018 - VALID
Subjects: [INFO]Computer Science [cs], [INFO] Computer Science [cs]
Abstract: We present algorithms for model checking and controller synthesis of timed automata, seeing a timed automaton model as a parallel composition of a large finite-state machine and a relatively smaller timed automaton, and using compositional reasoning on this composition. We use automata learning algorithms to learn finite automata approximations of the timed automaton component, in order to reduce the problem at hand to finite-state model checking or to finite-state controller synthesis. We present an experimental evaluation of our approach.
Published: 2023

7. Discrete Control-Based Design of Adaptive and Autonomic Computing Systems

Author: Abdoulaye Gamatié, Gwenaël Delaval, Eric Rutten, Xin An, Soguy Mak-Kare Gueye, Noel De Palma, Hervé Marchand, Jean-Philippe Diguet, Control for Autonomic computing systems (CTRL-A), Inria Grenoble - Rhône-Alpes, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire d'Informatique de Grenoble (LIG), Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Informatique de Grenoble (LIG), Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Lab-STICC_UBS_CACS_MOCS, Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Conception et Test de Systèmes MICroélectroniques (SysMIC), Laboratoire d'Informatique de Robotique et de Microélectronique de Montpellier (LIRMM), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-11-LABX-0025,PERSYVAL-lab,Systemes et Algorithmes Pervasifs au confluent des mondes physique et numérique(2011), ANR-09-SEGI-0003,FAMOUS,Flot de modélisation et de conception rapide pour les systèmes dynamiquement reconfigurables.(2009), ANR-11-INFR-0012,Ctrl-Green,Adminitration Autonome de Green data centers(2011), Control techniques for Autonomic, adaptive and Reconfigurable Computing systems ( CTRL-A ), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ), Laboratoire d'Informatique de Grenoble ( LIG ), Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 ( UPMF ) -Université Joseph Fourier - Grenoble 1 ( UJF ) -Institut National Polytechnique de Grenoble ( INPG ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Grenoble Alpes ( UGA ), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance ( Lab-STICC ), École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM ), Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Conception et Test de Systèmes MICroélectroniques ( SysMIC ), Laboratoire d'Informatique de Robotique et de Microélectronique de Montpellier ( LIRMM ), Université de Montpellier ( UM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université de Montpellier ( UM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), SUpervision of large MOdular and distributed systems ( SUMO ), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL ( IRISA-D4 ), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires ( IRISA ), Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires ( IRISA ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), ANR-11-LABX-0025-01,PERSYVAL-lab,Systèmes et Algorithmes Pervasifs au confluent des mondes physique et numérique ( 2011 ), ANR-09-SEGI-0003,FAMOUS,Flot de modélisation et de conception rapide pour les systèmes dynamiquement reconfigurables. ( 2009 ), ANR-11-INFR-0012,Ctrl-Green,Adminitration Autonome de Green data centers ( 2011 ), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre Mendès France - Grenoble 2 (UPMF)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Computer science, Distributed computing, Autonomic computing, reactive systems, adaptive systems, discrete control, Reconfigurable computing, [ INFO.INFO-DC ] Computer Science [cs]/Distributed, Parallel, and Cluster Computing [cs.DC], reconfigurable architectures, Control theory, Software deployment, Application domain, Adaptive system, synchronous languages, [INFO.INFO-DC]Computer Science [cs]/Distributed, Parallel, and Cluster Computing [cs.DC], Field-programmable gate array, Reactive system
Abstract: International audience; This invited paper makes an overview of our works addressing discrete control-based design of adaptive and reconfigurable computing systems, also called autonomic computing. They are characterized by their ability to switch between different execution modes w.r.t. application and functionality, mapping and deployment, or execution architecture. The control of such reconfigurations or adaptations is a new application domain for control theory, called feedback computing. We approach the problem with a programming language supported approach, based on synchronous languages and discrete control synthesis. We concretely use this approach in FPGA-based reconfigurable architectures, and in the coordination of administration loops.
Published: 2015

8. Complexity of planning for connected agents in a partially known environment

Author: Arthur Queffelec, Ocan Sankur, François Schwarzentruber, Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Logic and applications (LOGICA), and LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4)
Subjects: General Computer Science, decentralized planning, connectivity, imperfect knowledge, multi-agent path finding, Theoretical Computer Science, multi-agent planning, [INFO.INFO-AI]Computer Science [cs]/Artificial Intelligence [cs.AI]
Abstract: International audience; The Connected Multi-Agent Path Finding (CMAPF) problem asks for a plan to move a group of agents in a graph while respecting a connectivity constraint. We study a generalization of CMAPF in which the graph is not entirely known in advance, but is discovered by the agents during their mission. We present a framework introducing this notion and study the problem of searching for a strategy to reach a configuration in this setting. We prove the problem to be PSPACE-complete when requiring all agents to be connected at all times, and NEXPTIME-hard in the decentralized case.
Published: 2023

9. Dealing with sensor and actuator deception attacks in supervisory control

Author: Rômulo Meira-Góes, Hervé Marchand, Stéphane Lafortune, Electrical Engineering and Computer Science Department [Ann Arbor] (EECS), University of Michigan [Ann Arbor], University of Michigan System-University of Michigan System, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: Deception Attacks, Control and Systems Engineering, [INFO.INFO-SE]Computer Science [cs]/Software Engineering [cs.SE], Electrical and Electronic Engineering, Discrete Event Systems, Supervisory Control, Cyber-Security
Abstract: International audience; We consider feedback control systems where sensor readings and actuator commands may be compromised by an attacker intending to damage the system. We study this problem at the supervisory layer of the control system, using discrete event systems techniques. The attacker can edit the outputs from the sensors of the system before they reach the supervisory controller as well as it can edit actuator commands before they reach the system. In this context, we formulate the problem of synthesizing a supervisor that is robust against a large class of edit attacks on the sensor readings and actuator commands. Intuitively, we search for a supervisor that guarantees the safety of the system even when sensor readings and actuator commands are compromised. Given the similarities of the investigated problem to the standard supervisory control problem, our solution methodology reduces the problem of synthesizing a robust supervisor against deception attacks to a supervisory control problem. This new and intuitive solution methodology improves upon prior work on this topic.
Published: 2023

10. Synthesis of Supervisors Robust Against Sensor Deception Attacks

Author: Stéphane Lafortune, Rômulo Meira-Góes, Hervé Marchand, Electrical Engineering and Computer Science Department [Ann Arbor] (EECS), University of Michigan [Ann Arbor], University of Michigan System-University of Michigan System, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), The work of Rômulo Meira-Góes and Stéphane Lafortune was supported in part by US NSF grants CNS-1421122, CNS-1446298 and CNS-1738103., Department of Electrical Engineering and Computer Science (EECS), University of Michigan System, Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
Subjects: Supervisory control theory, 0209 industrial biotechnology, Supervisor, Computer science, Event (computing), Distributed computing, supervisory control, Cyber-physical system, Context (language use), Systems and Control (eess.SY), [INFO.INFO-SE]Computer Science [cs]/Software Engineering [cs.SE], 02 engineering and technology, cyber-physical systems, Electrical Engineering and Systems Science - Systems and Control, Computer Science Applications, cyber-security, 020901 industrial engineering & automation, discreteevent systems, Supervisory control, Control and Systems Engineering, Control theory, Control system, FOS: Electrical engineering, electronic engineering, information engineering, discrete event systems, Electrical and Electronic Engineering
Abstract: We consider feedback control systems where sensor readings may be compromised by a malicious attacker intending on causing damage to the system. We study this problem at the supervisory layer of the control system, using discrete event systems techniques. We assume that the attacker can edit the outputs from the sensors of the system before they reach the supervisory controller. In this context, we formulate the problem of synthesizing a supervisor that is robust against the class of edit attacks on the sensor readings and present a solution methodology for this problem. This methodology blends techniques from games on automata with imperfect information with results from supervisory control theory of partially-observed discrete event systems. Necessary and sufficient conditions are provided for the investigated problem., Comment: Full version of preprint accepted at IEEE Transactions on Automatic Control
Published: 2021

11. Waiting Nets (Extended Version)

Author: Hélouët, Loïc, Agrawal, Pranay, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)
Subjects: [INFO.INFO-FL]Computer Science [cs]/Formal Languages and Automata Theory [cs.FL], State Classes, Petri nets, Time
Abstract: In Time Petri nets (TPNs), time and control are tightly connected: time measurement for a transition starts only when all resources needed to fire it are available. Further, upper bounds on duration of enabledness can force transitions to fire (this is called urgency). For many systems, one wants to decouple control and time, i.e. start measuring time as soon as a part of the preset of a transition is filled, and fire it after some delay and when all needed resources are available. This paper considers an extension of TPN called waiting nets that dissociates time measurement and control. Their semantics allows time measurement to start with incomplete presets, and can ignore urgency when upper bounds of intervals are reached but all resources needed to fire are not yet available. Firing of a transition is then allowed as soon as missing resources are available. It is known that extending bounded TPNs with stopwatches leads to undecidability. Our extension is weaker, and we show how to compute a finite state class graph for bounded waiting nets, yielding decidability of reachability and coverability. We then compare expressiveness of waiting nets with that of other models w.r.t. timed language equivalence, and show that they are strictly more expressive than TPNs.; In Time Petri nets (TPNs), time and control are tightly connected: time measurement for a transition starts only when all resources needed to fire it are available. Further, upper bounds on duration of enabledness can force transitions to fire (this is called urgency). For many systems, one wants to decouple control and time, i.e. start measuring time as soon as a part of the preset of a transition is filled, and fire it after some delay and when all needed resources are available. This paper considers an extension of TPN called waiting nets that dissociates time measurement and control. Their semantics allows time measurement to start with incomplete presets, and can ignore urgency when upper bounds of intervals are reached but all resources needed to fire are not yet available. Firing of a transition is then allowed as soon as missing resources are available. It is known that extending bounded TPNs with stopwatches leads to undecidability. Our extension is weaker, and we show how to compute a finite state class graph for bounded waiting nets, yielding decidability of reachability and coverability. We then compare expressiveness of waiting nets with that of other models w.r.t. timed language equivalence, and show that they are strictly more expressive than TPNs.
Published: 2022

12. Repairing Real-Time Requirements

Author: Noguchi, Reiya, Sankur, Ocan, Jéron, Thierry, Markey, Nicolas, Mentré, David, Mitsubishi Electric Corporation, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Mitsubishi Electric R&D Centre Europe [France] (MERCE-France), Mitsubishi Electric [France], ANR-18-CE40-0015,TickTac,Techniques et outils efficaces pour la vérification et synthèse des systèmes temps-réels(2018), Markey, Nicolas, and APPEL À PROJETS GÉNÉRIQUE 2018 - Techniques et outils efficaces pour la vérification et synthèse des systèmes temps-réels - - TickTac2018 - ANR-18-CE40-0015 - AAPG2018 - VALID
Subjects: [INFO.INFO-LO] Computer Science [cs]/Logic in Computer Science [cs.LO], [INFO.INFO-FL]Computer Science [cs]/Formal Languages and Automata Theory [cs.FL], [INFO.INFO-LO]Computer Science [cs]/Logic in Computer Science [cs.LO], [INFO.INFO-FL] Computer Science [cs]/Formal Languages and Automata Theory [cs.FL]
Abstract: International audience; We consider the problem of repairing inconsistent real-time requirements with respect to two consistency notions: non-vacuity, which means that each requirement can be realized without violating other ones, and rt-consistency, which means that inevitable violations are detected immediately. We provide an iterative algorithm, based on solving SMT queries, to replace designated parameters of real-time requirements with new Boolean expressions and time constraints, so that the resulting set of requirements becomes consistent.
Published: 2022

13. Optimization of traffic management with learning machines

Author: Fabre, Eric, Hélouët, Loïc, Thébault, Antoine, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and Helouet, Loic
Subjects: [INFO.INFO-FL]Computer Science [cs]/Formal Languages and Automata Theory [cs.FL], [INFO.INFO-FL] Computer Science [cs]/Formal Languages and Automata Theory [cs.FL]
Abstract: This paper considers traffic management in metro networks, and techniques to allow fleets of trains to recover from bunching situations. We address this problem as a controller synthesis question. Controllers decide online train speeds and dwell durations to optimize the time needed to return to an ideal status of a network. We consider a formal model for metro lines based on a variant of Petri nets, and take as objective the minimization of the time needed to recover from a congestion. Though this is a standard timed game, the size of the state space for this model forbids standard synthesis techniques. We hence address the control question with ad-hoc local controllers, that take their decisions from neighbourhood of a train and ignore the rest of the network. We first propose a local controller that balances the headways w.r.t. the preceding and successor trains at each stop. The returned solution is obtained as the minimum of a quadratic cost function. We then replace the quadratic function minimization by a decision returned by a neural network trained on our metro model, and compare performances of both types of controllers on a case study.
Published: 2022

14. Mutual Opacity between Multiple Adversaries

Author: C.K. Sharpe, S.L. Ricker, H. Marchand, Department of Mathematics and Computer Science [Mount Allison University], Mount Allison University, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: Control and Systems Engineering, [INFO.INFO-SE]Computer Science [cs]/Software Engineering [cs.SE]
Abstract: International audience; We investigate opacity, an information-flow privacy property, in a setting where there are two competing agents or adversaries whose objective is to hide their secrets and expose the secrets of the other agent. Each agent has only partial information about the state of the system. The agents can achieve their objective by enabling or disabling events from their set of controllable events. We examine two different scenarios. In the first problem, the agents are passive with no control capabilities, and we seek a global controller to enforce their mutual opacity. In the second problem, the formerly passive agents are autonomous and have control capabilities. We seek the plausibility of two controllers, one for each agent, to see if we can synthesize a winning control strategy so that one adversary can always discover the secrets of the other without revealing its own.
Published: 2022

15. Resilience in Discrete Event Systems

Author: E. Fabre, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and Fabre, Eric
Subjects: [INFO.INFO-CC]Computer Science [cs]/Computational Complexity [cs.CC], Control and Systems Engineering, [INFO.INFO-CC] Computer Science [cs]/Computational Complexity [cs.CC], ACM: F.: Theory of Computation/F.4: MATHEMATICAL LOGIC AND FORMAL LANGUAGES/F.4.3: Formal Languages/F.4.3.4: Operations on languages
Abstract: International audience; This paper explores the notion of resilience of a fault in a DES, as the ability to spontaneously return to a normal behavior, without leaking information about this fault occurrence to an external observer. Resilience expresses some form of insensitivity or robustness, related but different from classical notions like diagnosability or opacity. Different definitions of resilience are examined, expressed in terms of recovery points or of language relations. It is shown that verifying resilience is PSPACE-complete. However, the complexity reduces to PTIME for the recently introduced history deterministic automata, a sub-class of NFA. We examine in detail the instructive pathway to this complexity reduction, which could be instrumental for the complexity reduction of other DES problems.
Published: 2022

16. Zone-based verification of timed automata: extrapolations, simulations and what next?

Author: Bouyer, Patricia, Gastin, Paul, Herbreteau, Frédéric, Sankur, Ocan, Srivathsan, B., Laboratoire Méthodes Formelles (LMF), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay), Laboratoire Bordelais de Recherche en Informatique (LaBRI), Université de Bordeaux (UB)-École Nationale Supérieure d'Électronique, Informatique et Radiocommunications de Bordeaux (ENSEIRB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and Chennai Mathematical Institute [Inde]
Subjects: FOS: Computer and information sciences, Computer Science - Logic in Computer Science, Verification algorithms, [INFO.INFO-GT]Computer Science [cs]/Computer Science and Game Theory [cs.GT], 68Q60, 03B70, D.2.4, [INFO.INFO-LO]Computer Science [cs]/Logic in Computer Science [cs.LO], Logic in Computer Science (cs.LO), F.1.1, [INFO]Computer Science [cs], Timed automata, Computer Science::Formal Languages and Automata Theory, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: Timed automata have been introduced by Rajeev Alur and David Dill in the early 90's. In the last decades, timed automata have become the de facto model for the verification of real-time systems. Algorithms for timed automata are based on the traversal of their state-space using zones as a symbolic representation. Since the state-space is infinite, termination relies on finite abstractions that yield a finite representation of the reachable states. The first solution to get finite abstractions was based on extrapolations of zones, and has been implemented in the industry-strength tool Uppaal. A different approach based on simulations between zones has emerged in the last ten years, and has been implemented in the fully open source tool TChecker. The simulation-based approach has led to new efficient algorithms for reachability and liveness in timed automata, and has also been extended to richer models like weighted timed automata, and timed automata with diagonal constraints and updates. In this article, we survey the extrapolation and simulation techniques, and discuss some open challenges for the future., Invited contribution at FORMATS'22
Published: 2022

17. The variance-penalized stochastic shortest path problem

Author: Piribauer, Jakob, Sankur, Ocan, Baier, Christel, Technische Universität Dresden = Dresden University of Technology (TU Dresden), SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Sankur, Ocan
Subjects: FOS: Computer and information sciences, Computer Science - Logic in Computer Science, Theory of computation → Verification by model checking, stochastic shortest path problem, Optimization and Control (math.OC), FOS: Mathematics, [INFO]Computer Science [cs], [INFO] Computer Science [cs], variance, Mathematics - Optimization and Control, Markov decision process, Logic in Computer Science (cs.LO)
Abstract: The stochastic shortest path problem (SSPP) asks to resolve the non-deterministic choices in a Markov decision process (MDP) such that the expected accumulated weight before reaching a target state is maximized. This paper addresses the optimization of the variance-penalized expectation (VPE) of the accumulated weight, which is a variant of the SSPP in which a multiple of the variance of accumulated weights is incurred as a penalty. It is shown that the optimal VPE in MDPs with non-negative weights as well as an optimal deterministic finite-memory scheduler can be computed in exponential space. The threshold problem whether the maximal VPE exceeds a given rational is shown to be EXPTIME-hard and to lie in NEXPTIME. Furthermore, a result of interest in its own right obtained on the way is that a variance-minimal scheduler among all expectation-optimal schedulers can be computed in polynomial time., This is the extended version of the conference version accepted for publication at ICALP 2022
Published: 2022

18. Waiting Nets

Author: Loïc Hélouët, Pranay Agrawal, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)
Subjects: [INFO.INFO-FL]Computer Science [cs]/Formal Languages and Automata Theory [cs.FL]
Abstract: International audience; In Time Petri nets (TPNs), time and control are tightly connected: time measurement for a transition starts only when all resources needed to fire it are available. For many systems, one wants to start measuring time as soon as a part of the preset of a transition is filled, and fire it after some delay and when all needed resources are available. This paper considers an extension of TPN called waiting nets decoupling time measurement and control. Their semantics ignores clocks when upper bounds of intervals are reached but all resources needed to fire are not yet available. Firing of a transition is then allowed as soon as missing resources are available. It is known that extending bounded TPNs with stopwatches leads to undecidability. Our extension is weaker, and we show how to compute a finite state class graph for bounded waiting nets, yielding decidability of reachability and coverability. We then compare expressiveness of waiting nets with that of other models and show that they are strictly more expressive than TPNs.
Published: 2022

19. Vérification et synthèse automatisées de systèmes distribués : appliqué en particulier à la plateforme SDN-IoT

Author: Noordheen, Abdul Majith, Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Université Rennes 1, Hervé Marchand, Ocan Sankur, and Dinh Thai Bui
Subjects: SDN, Automation, [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], Control Synthesis, Réseaux définis par logiciel, Automatisation, Verification, Vérification, Synthèse de contrôle, IoT devices, Automated Code Generation, Dispositifs de l'Internet des objets, Génération de code automatisée
Abstract: Towards the automation of Software-Defined Network (SDN) based Internet of Things (IoT) platforms, we are using formal analysis and synthesis techniques to ensure their safe behaviors. SDN a flexible and low cost networking principle which provides dynamic distributed system applications, IoT is one such kind. There is a strong need for consistent and correct integration of IoT applications in SDN environment. Using formal compositional verification methods for analyzing the safety of an SDN-IoT environment, we provide a detailed synthesis framework to model the abstract behaviour of IoT devices, SDN manager and automatically generate low level implementation code to be integrated with IoT applications.; Dans le cadre de ce document, nous nous sommes intéressés à l'automatisation des plates-formes IoT. Plus précisément, nous utilisons des techniques d'analyse et de synthèse formelles pour garantir la sûreté de fonctionnement du comportement de ces plateformes. Le réseau défini par logiciel (SDN) consiste en une mise en réseau flexible, et à faible coût, des différents composants et fournit des applications de systèmes distribués dynamiques dont les plateformes IoT font partie. Il existe un fort besoin d'intégration cohérente et correcte de l'application IoT dans l'environnement SDN, ce qui induit une utilisation de méthodes de vérification formelles pour analyser la sécurité d'un environnement SDN-IoT. Nous fournissons également un cadre de synthèse détaillé pour modéliser le comportement abstrait de haut niveau des composants IoT et générer automatiquement le code d'implémentation de bas niveau à intégrer dans ceux-ci en se basant sur une approche compositionnelle.
Published: 2022

20. On Robustness for the Skolem and Positivity Problems

Author: Akshay, S., Bazille, Hugo, Genest, Blaise, Vahanwala, Mihir, Indian Institute of Technology Bombay (IIT Bombay), Laboratoire de Recherche et de Développement de l'EPITA (LRDE), Ecole Pour l'Informatique et les Techniques Avancées (EPITA), SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), This work was partly supported by the DST/CEFIPRA/INRIA associated team EQuaVE, DST/SERB Matrices grant MTR/2018/00074, and ANR-20-CE25-0012 MAVeriQ., and ANR-20-CE25-0012,MAVEriQ,Méthodes d'analyse pour la vérification de propriétés quantitatives(2020)
Subjects: [INFO]Computer Science [cs], robustness, Skolem problem, dynamical systems, Theory of computation �� Logic and verification, verification
Abstract: The Skolem problem is a long-standing open problem in linear dynamical systems: can a linear recurrence sequence (LRS) ever reach 0 from a given initial configuration? Similarly, the positivity problem asks whether the LRS stays positive from an initial configuration. Deciding Skolem (or positivity) has been open for half a century: The best known decidability results are for LRS with special properties (e.g., low order recurrences). On the other hand, these problems are much easier for "uninitialized" variants, where the initial configuration is not fixed but can vary arbitrarily: checking if there is an initial configuration from which the LRS stays positive can be decided by polynomial time algorithms (Tiwari in 2004, Braverman in 2006). In this paper, we consider problems that lie between the initialized and uninitialized variant. More precisely, we ask if 0 (resp. negative numbers) can be avoided from every initial configuration in a neighborhood of a given initial configuration. This can be considered as a robust variant of the Skolem (resp. positivity) problem. We show that these problems lie at the frontier of decidability: if the neighborhood is given as part of the input, then robust Skolem and robust positivity are Diophantine-hard, i.e., solving either would entail major breakthrough in Diophantine approximations, as happens for (non-robust) positivity. Interestingly, this is the first Diophantine-hardness result on a variant of the Skolem problem, to the best of our knowledge. On the other hand, if one asks whether such a neighborhood exists, then the problems turn out to be decidable in their full generality, with PSPACE complexity. Our analysis is based on the set of initial configurations such that positivity holds, which leads to new insights into these difficult problems, and interesting geometrical interpretations., LIPIcs, Vol. 219, 39th International Symposium on Theoretical Aspects of Computer Science (STACS 2022), pages 5:1-5:20
Published: 2022

21. Reachability games with relaxed energy constraints

Author: Nicolas Markey, Loïc Hélouët, Ritam Raha, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Department of Mathematics & Computer Science (Antwerp), University of Antwerp (UA), Chennai Mathematical Institute [Inde], Laboratoire Bordelais de Recherche en Informatique (LaBRI), Université de Bordeaux (UB)-École Nationale Supérieure d'Électronique, Informatique et Radiocommunications de Bordeaux (ENSEIRB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), This work was supported by UMI Relax, Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Universiteit Antwerpen [Antwerpen], Université de Bordeaux (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Électronique, Informatique et Radiocommunications de Bordeaux (ENSEIRB), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Universiteit Antwerpen = University of Antwerpen [Antwerpen], and Helouet, Loic
Subjects: FOS: Computer and information sciences, Computer Science::Computer Science and Game Theory, EXPTIME, 0102 computer and information sciences, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, co-NP, Upper and lower bounds, lcsh:QA75.5-76.95, Theoretical Computer Science, [INFO.INFO-FL]Computer Science [cs]/Formal Languages and Automata Theory [cs.FL], Computer Science - Computer Science and Game Theory, Reachability, Games on graphs, 0502 economics and business, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, 0101 mathematics, [INFO.INFO-FL] Computer Science [cs]/Formal Languages and Automata Theory [cs.FL], PSPACE, Mathematics, Computer. Automation, Discrete mathematics, Energy constraints, lcsh:Mathematics, 010102 general mathematics, 05 social sciences, [INFO.INFO-LO]Computer Science [cs]/Logic in Computer Science [cs.LO], lcsh:QA1-939, Computer Science Applications, Constraint (information theory), Computational Theory and Mathematics, 010201 computation theory & mathematics, Bounded function, Interval (graph theory), 020201 artificial intelligence & image processing, 050206 economic theory, lcsh:Electronic computers. Computer science, Computer Science and Game Theory (cs.GT), Information Systems
Abstract: We study games with reachability objectives under energy constraints. We first prove that under strict energy constraints (either only lower-bound constraint or interval constraint), those games are LOGSPACE-equivalent to energy games with the same energy constraints but without reachability objective (i.e., for infinite runs). We then consider two kinds of relaxations of the upper-bound constraints (while keeping the lower-bound constraint strict): in the first one, called weak upper bound, the upper bound is absorbing, in the sense that it allows receiving more energy when the upper bound is already reached, but the extra energy will not be stored; in the second one, we allow for temporary violations of the upper bound, imposing limits on the number or on the amount of violations. We prove that when considering weak upper bound, reachability objectives require memory, but can still be solved in polynomial-time for one-player arenas; we prove that they are in co-NP in the two-player setting. Allowing for bounded violations makes the problem PSPACE-complete for one-player arenas and EXPTIME-complete for two players., In Proceedings GandALF 2019, arXiv:1909.05979
Published: 2022

22. Waiting Nets (Extended Version)

Author: Hélouët, Loïc, Agrawal, Pranay, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay), INRIA, and ENS Paris Saclay
Subjects: [INFO.INFO-FL]Computer Science [cs]/Formal Languages and Automata Theory [cs.FL]
Abstract: In Time Petri nets (TPNs), time and control are tightly connected: time measurement for a transition starts only when all resources needed to fire it are available. For many systems, one wants to start measuring time as soon as a part of the preset of a transition is filled, and fire it after some delay and when all needed resources are available. This paper considers an extension of TPN called waiting nets decoupling time measurement and control. Their semantics ignores clocks when upper bounds of intervals are reached but all resources needed to fire are not yet available. Firing of a transition is then allowed as soon as missing resources are available. It is known that extending bounded TPNs with stopwatches leads to undecidability. Our extension is weaker, and we show how to compute a finite state class graph for bounded waiting nets, yielding decidability of reachability and coverability. We then compare expressiveness of waiting nets with that of other models and show that they are strictly more expressive than TPNs.
Published: 2022

23. Robustesse des automates temporisés : calculer les stratégies les plus permissives

Author: Clément, Emily, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Université Rennes 1, Thierry Jéron, and Nicolas Markey
Subjects: Model checking, Robustesse, [INFO.INFO-AU]Computer Science [cs]/Automatic Control Engineering, Optimisation, Vérification de modèles, Robustness, Timed automata, Automates temporisés
Abstract: Real-time systems sometimes need to be formally proven, especially realtime systems containing critical component, as planes, cars etc. Timed automata provide a convenient mathematical model for this. However, although they provide a representation of the temporal aspects of these systems, timed automata assume arbitrary precision and zero-delays actions. Therefore, even if a state is declared reachable in a timed automaton, it is sometimes impossible to reach it in the physical system it models. The aim of this thesis is to model a type of perturbation, on delays, for timed automata and to compute the most permissive strategies to solve this imprecision problem. These strategies propose intervals of delays instead of the usually proposed single delays. These strategies seek to reach one of the final states of the automaton regardless of the delay, in the proposed interval, that has occurred.; Les systèmes temps-réels nécessitent parfois d’être prouvés formellement, en particulier les systèmes temps-réels contenant des parties critiques, comme les avions, les voitures... Les automates temporisés constituent un modèle mathématique commode pour cela. Cependant, même s’ils fournissent une représentation des aspects temporels de ces systèmes, les automates temporisés supposent une précision arbitraire et des actions immédiates. C’est pourquoi même si un état est déclaré atteignable dans un automate temporisé, il est parfois impossible de l’atteindre dans le système physique qu’il modélise. Le but de cette thèse est de modéliser un type de perturbations, sur des délais, pour les automates temporisés et de calculer les stratégies les plus permissives afin de régler ce problème d’imprécision. Ces stratégies élargiront les délais uniques habituellement proposés en des intervalles de délais et chercheront à atteindre un des états finaux de l’automate quel que soit le délai dans l’intervalle proposé qui a eu lieu.
Published: 2022

24. Model checking randomized distributed algorithms

Author: Nathalie Bertrand, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Subjects: Microbiology (medical), Model checking, Correctness, Theoretical computer science, Computer science, Immunology, 020207 software engineering, 0102 computer and information sciences, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, 010201 computation theory & mathematics, Distributed algorithm, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Immunology and Allergy, [INFO]Computer Science [cs]
Abstract: International audience; Randomization is a powerful paradigm to solve hard problems, especially in distributed computing. Proving the correctness, and assessing the performances, of randomized distributed algorithms, is a very challenging research objective, that the verification community has started to address. In this article, we review existing model checking approaches to the verification of randomized distributed algorithms and identify further research directions.
Published: 2020

25. Holistic Verification of Blockchain Consensus

Author: Bertrand, Nathalie, Gramoli, Vincent, Konnov, Igor, Lazić, Marijana, Tholoniat, Pierre, Widder, Josef, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), The University of Sydney, Informal systems [Vienna], Technische Universität München = Technical University of Munich (TUM), Columbia University [New York], This research is supported under Australian Research Council Future Fellowship funding scheme (project number 180100496) entitled 'The Red Belly Blockchain: A Scalable Blockchain for Internet of Things', Interchain Foundation (Switzerland), and the European Research Council (ERC) under the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No 787367 (PaVeS)., and Scheideler, Christian
Subjects: FOS: Computer and information sciences, Model checking, logic, Computer Science - Cryptography and Security, Formal Languages and Automata Theory (cs.FL), automata, Computer Science - Formal Languages and Automata Theory, Theory of computation → Logic and verification, Theory of computation → Logic and verification phrases Model checking, Computer Science - Distributed, Parallel, and Cluster Computing, Computing methodologies → Distributed algorithms, byzantine failure, 2012 ACM Subject Classification Computing methodologies → Distributed algorithms, [INFO]Computer Science [cs], Distributed, Parallel, and Cluster Computing (cs.DC), Cryptography and Security (cs.CR)
Abstract: Blockchain has recently attracted the attention of the industry due, in part, to its ability to automate asset transfers. It requires distributed participants to reach a consensus on a block despite the presence of malicious (a.k.a. Byzantine) participants. Malicious participants exploit regularly weaknesses of these blockchain consensus algorithms, with sometimes devastating consequences. In fact, these weaknesses are quite common and are well illustrated by the flaws in various blockchain consensus algorithms [Pierre Tholoniat and Vincent Gramoli, 2019]. Paradoxically, until now, no blockchain consensus has been holistically verified. In this paper, we remedy this paradox by model checking for the first time a blockchain consensus used in industry. We propose a holistic approach to verify the consensus algorithm of the Red Belly Blockchain [Tyler Crain et al., 2021], for any number n of processes and any number f < n/3 of Byzantine processes. We decompose directly the algorithm pseudocode in two parts - an inner broadcast algorithm and an outer decision algorithm - each modelled as a threshold automaton [Igor Konnov et al., 2017], and we formalize their expected properties in linear-time temporal logic. We then automatically check the inner broadcasting algorithm, under a carefully identified fairness assumption. For the verification of the outer algorithm, we simplify the model of the inner algorithm by relying on its proven properties. Doing so, we formally verify, for any parameter, not only the safety properties of the Red Belly Blockchain consensus but also its liveness in less than 70 seconds., LIPIcs, Vol. 246, 36th International Symposium on Distributed Computing (DISC 2022), pages 10:1-10:24
Published: 2022
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26. Logical Forms of Chronicles

Author: Guyet, Thomas, Markey, Nicolas, Artificial Evolution and Computational Biology (BEAGLE), Laboratoire d'InfoRmatique en Image et Systèmes d'information (LIRIS), Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Lyon, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Subjects: [INFO.INFO-FL]Computer Science [cs]/Formal Languages and Automata Theory [cs.FL], temporal logics, temporal models, [INFO.INFO-LO]Computer Science [cs]/Logic in Computer Science [cs.LO], Theory of computation → Timed and hybrid models, Theory of computation → Modal and temporal logics, [INFO.INFO-AI]Computer Science [cs]/Artificial Intelligence [cs.AI]
Abstract: A chronicle is a temporal model introduced by Dousson et al. for situation recognition. In short, a chronicle consists of a set of events and a set of real-valued temporal constraints on the delays between pairs of events. This work investigates the relationship between chronicles and classical temporal-model formalisms, namely TPTL and MTL. More specifically, we answer the following question: is it possible to find an equivalent formula in such formalisms for any chronicle? This question arises from the observation that a single chronicle captures complex temporal behaviours, without imposing a particular order of the events in time. For our purpose, we introduce the subclass of linear chronicles, which set the order of occurrence of the events to be recognized in a temporal sequence. Our first result is that any chronicle can be expressed as a disjunction of linear chronicles. Our second result is that any linear chronicle has an equivalent TPTL formula. Using existing expressiveness results between TPTL and MTL, we show that some chronicles have no equivalent in MTL. This confirms that the model of chronicle has interesting properties for situation recognition., LIPIcs, Vol. 247, 29th International Symposium on Temporal Representation and Reasoning (TIME 2022), pages 7:1-7:15
Published: 2022
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27. Semilinear Representations for Series-Parallel Atomic Congestion Games

Author: Bertrand, Nathalie, Markey, Nicolas, Sadhukhan, Suman, Sankur, Ocan, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: price of anarchy, Presburger arithmetic, Theory of computation → Algorithmic game theory, congestion games, [INFO]Computer Science [cs], Theory of computation → Solution concepts in game theory, semilinear sets, Nash equilibria
Abstract: We consider atomic congestion games on series-parallel networks, and study the structure of the sets of Nash equilibria and social local optima on a given network when the number of players varies. We establish that these sets are definable in Presburger arithmetic and that they admit semilinear representations whose all period vectors have a common direction. As an application, we prove that the prices of anarchy and stability converge to 1 as the number of players goes to infinity, and show how to exploit these semilinear representations to compute these ratios precisely for a given network and number of players., LIPIcs, Vol. 250, 42nd IARCS Annual Conference on Foundations of Software Technology and Theoretical Computer Science (FSTTCS 2022), pages 32:1-32:20
Published: 2022
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28. Non-blind Strategies in Timed Network Congestion Games

Author: Goeminne, Aline, Markey, Nicolas, Sankur, Ocan, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and ANR-18-CE40-0015,TickTac,Techniques et outils efficaces pour la vérification et synthèse des systèmes temps-réels(2018)
Subjects: FOS: Computer and information sciences, Computer Science::Computer Science and Game Theory, Formal Languages and Automata Theory (cs.FL), Computer Science - Computer Science and Game Theory, TheoryofComputation_GENERAL, Computer Science - Formal Languages and Automata Theory, [INFO]Computer Science [cs], Computer Science and Game Theory (cs.GT)
Abstract: International audience; Network congestion games are a convenient model for reasoning about routing problems in a network: agents have to move from a source to a target vertex while avoiding congestion, measured as a cost depending on the number of players using the same link. Network congestion games have been extensively studied over the last 40 years, whiletheir extension with timing constraints were considered more recently. Most of the results on network congestion games consider blind strategies: they are static, and do not adapt to the strategies selected by the other players. We extend the recent results of [Bertrand et al., Dynamic network congestion games. FSTTCS’20] to timed network congestion games, in which the availability of the edges depend on (discrete) time. We prove that computing Nash equilibria satisfying some constraint on the total cost (and in particular, computing the best and worst Nash equilibria), and computing the social optimum, can be achieved in exponential space. The social optimum can be computed in polynomial space if all players have the same source and target.
Published: 2022

29. Les jeux de congestion dans les réseaux sous l’angle de la vérification

Author: Sadhukhan, Suman, Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-CentraleSupélec-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS), Université Rennes 1, Nathalie Bertrand, Nicolas Markey, Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Inria Rennes, Ocan Sankur, Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Subjects: Jeux decongestion paramétrés, Théorie algorithmique des jeux, Équilibres parfaits en sous-Jeux, Congestion games, Parametrizedcongestion games, Subgame perfect Equilibria, Jeux de congestion, [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], Algorithmic game theory, [INFO]Computer Science [cs], Équilibres de Nash, Parametrized congestion games, jeux de congestion paramétrés, Nash Equilibria
Abstract: Congestion games are a well-studied area of research, and Network congestion games (NCG) model the problem of congestion in flow networks.The most common problem is to study, broadly speaking, how well or how bad a model of NCG is in terms of the total cost for all players when each player plays selfishly.We view network congestion games from a formal-methods standpoint, in which we are interested in problems like given an instance (network and number of players fixed) of a chosen model of NCG and given a specification, does there exist an optimal profile satisfying the specification?We define a model of network congestion games with two peculiarities: first, the players bear congestion effect on their cost for an edge only if they use that edge with other players simultaneously; second, players can choose their path dynamically, at each step of their route, which differs from the classical setting where players choose their path at the beginning.We show that in this model Nash Equilibria always exist by showing the convergence of best-response dynamics.Then we study three decision problems on Social optima, Nash Equilibria, and Subgame perfect Equilibria, each of which asks whether, given an instance of our model and a bound, there is a corresponding strategy profile with a bounded social cost. In the second part of the thesis, we study parameterized network congestion games, where the number of players is left as a parameter.Our main problem here is to compute Nash Equilibria for instances with many players, from instances with fewer players, instead of computing them from scratch.Here, we started solving the problem for the classical model of NCG, without the above-mentioned two peculiarities, and with the arena restricted to the series-parallel graph. We obtained some preliminary results on this problem and formulated a conjecture about how to efficiently compute all Nash equilibria for any number of players.; Les jeux de congestion sont un domainede recherche bien étudié ; dans ce domaine, les jeux de congestion dans les réseaux premettent de représenter la congestion des réseaux de distribution, et d’étudier à quel point un modèle de réseau est bon ou mauvais en termes de coût total lorsque chaque joueur joue de façon égoïste, cherchant uniquement à optimiser son propre coût ; Nous considérons ces jeux de congestion du point de vue des méthodes formelles, cherchant à vérifier par exemple que, dans un réseaux fixé, il existe un profil de stratégies optimal qui satisfasse une propriété donnée.Nous définissons un modèle de jeux de congestion avec deux particularités : d’une part, le calcul du coût d’une transition dépend du nombre de joueurs utilisant simultanément une arête ; d’autre part, les joueurs choisissent leur chemin de façon dynamique en fonction des choix des autres joueurs. Nous montrons que dans ce modèle les équilibres de Nash existent toujours en montrant la convergence de la dynamique de meilleure réponse. Nous étudions ensuite le problème de vérification mentionné ci-dessus, résolvant le problème de l’existence d’un équilibre social, d’un équilibre de Nash ou d’un équilibre parfait en sous-jeux ayant un côut borné.Dans une deuxième partie, nous étudions les jeux de congestion paramétrés, dans lesquels le nombre de joueurs est un paramètre. Nous nous intéressons à l’évolution des équilibres de Nash en fonction du nombre de joueurs : notre objectif est de calculer efficacement l’ensemble des équilibres de Nash pour un nombre arbitrairement grand de joueurs, à partir des équilibres de Nash pour de petits nombres de joueurs. Nos premiers résultats portent sur les réseaux série-parall‘ele, sans les particularités ci-dessus. Nous conjecturons que ces résultats s’étendent à l’ensemble des graphes, ce qui donnerait lieu à un calcul efficace de tous les équilibres de Nash, quel que soit le nombre de joueurs.
Published: 2021

30. Histoire d’un aller et retour : méthodes formelles et apprentissage de modèles pour les systèmes en temps réel

Author: Henry, Léo, Université de Rennes (UR), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Université Rennes 1, Nicolas Markey, Thierry Jéron, Université de Rennes (UNIV-RENNES), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Nicolas MARKEY, Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
Subjects: Active learning, [INFO.INFO-GT]Computer Science [cs]/Computer Science and Game Theory [cs.GT], Formal methods, [INFO.INFO-DS]Computer Science [cs]/Data Structures and Algorithms [cs.DS], Estimation d’état, Théorie des jeux, [INFO.INFO-AI]Computer Science [cs]/Artificial Intelligence [cs.AI], Méthodes formelles, Game Theory, [INFO.INFO-FL]Computer Science [cs]/Formal Languages and Automata Theory [cs.FL], [INFO.INFO-LG]Computer Science [cs]/Machine Learning [cs.LG], Apprentissage actif, Timed automata, State estimation, Automates temporisés
Abstract: This thesis deals with formal methods based on timed automata, their actions upon reality, and the informations that can be learned from it. It proposes different contributions in three separate domains: game theory and formal test generation, seen as a way to control a system using formal methods; state estimation, that deduce the possible configurations of a system from observations by the mean of a formal construction; active model learning, that propose to construct a formal model of a system by requesting observations out of it, directing them as needed for the task.As diverse as they may seem, these contributions are linked by the underlying formalism, abstractions and preoccupations that characterizes interactions between formal models and reality. Furthermore, they benefit from one another in practice, forming a virtuous loop: the capacity to learn from reality allows for better models, that in turn permit a finer control of the real systems, which helps the learning processes.We link these different contributions together based on the grounds above, and advocate for a greater rapprochement between learning and formal methods and communities.; Cette thèse traite des méthodes formelles utilisant les automates temporisés, de leurs actions sur la réalité, et des informations que l’on peut apprendre grâce à ces observations. Elle propose différentes contributions dans trois domaines distincts : la théorie des jeux et la génération de tests, vue comme un moyen de contrôler un système à l’aide de méthodes formelles ; l’estimation d’état, qui déduit les configurations possibles d’un système à partir d’observations au moyen d’une construction formelle ; l’apprentissage actif de modèles, qui propose de construire un modèle d’un système en lui demandant des observations, en les orientant selon les besoins de la tâche.Aussi diverses qu’elles puissent paraître, ces contributions sont liées par le formalisme sous-jacent, les abstractions utilisées et les préoccupations qui caractérisent les interactions entre les modèles formels et la réalité. De plus, elles bénéficient les unes des autres dans la pratique, formant un cercle vertueux : la capacité d’apprendre de la réalité permet de meilleurs modèles, qui à leur tour permettent un contrôle plus fin des systèmes, ce qui favorise les processus d’apprentissage.Nous relions ces différentes contributions entre elles sur la base des motifs ci-dessus, et nous plaidons pour un rapprochement entre les méthodes et les communautés d’apprentissage de modèles et de méthodes formelles.
Published: 2021

31. Histoire d’un aller et retour : méthodes formelles et apprentissage de modèles pour les systèmes en temps réel

Author: Henry, Léo, Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Université Rennes 1, Nicolas Markey, and Thierry Jéron
Subjects: Active learning, [INFO.INFO-GT]Computer Science [cs]/Computer Science and Game Theory [cs.GT], Formal methods, [INFO.INFO-DS]Computer Science [cs]/Data Structures and Algorithms [cs.DS], Estimation d’état, Théorie des jeux, [INFO.INFO-AI]Computer Science [cs]/Artificial Intelligence [cs.AI], Méthodes formelles, Game Theory, [INFO.INFO-FL]Computer Science [cs]/Formal Languages and Automata Theory [cs.FL], [INFO.INFO-LG]Computer Science [cs]/Machine Learning [cs.LG], Apprentissage actif, Timed automata, State estimation, Automates temporisés
Abstract: This thesis deals with formal methods for timed automata, their actions upon reality, and the informations that can be learned from it. It proposes different contributions in three separate domains: game theory and formal test generation, seen as a way to control a system using formal methods; state estimation, that deduce the possible configurations of a system from observations by the mean of a formal construction; active model learning, that propose to construct a formal model of a system by requesting observations out of it, directing them as needed for the task. As diverse as they may seem, these contributions are linked by the underlying formalism, abstractions and preoccupations that characterizes interactions between formal models and reality. Furthermore, they benefit from one another in practice, forming a virtuous loop: the capacity to learn from reality allows for better models, that in turn permit a finer control of the real systems, which helps the learning processes. We link these different contributions together based on these grounds, and advocate for a greater rapprochement between learning and formal methods and communities.; Cette thèse traite des méthodes formelles pour les automates temporisés, de leurs actions sur la réalité, et des informations que l’on peut apprendre grâce à ces observations. Elle propose différentes contributions dans trois domaines distincts : la théorie des jeux et la génération de tests, vue comme un moyen de contrôler un système à l’aide de méthodes formelles ; l’estimation d’état, qui déduit les configurations possibles d’un système à partir d’observations au moyen d’une construction formelle ; l’apprentissage actif de modèles, qui propose de construire un modèle d’un système en lui demandant des observations, en les orientant selon les besoins de la tâche. Aussi diverses qu’elles puissent paraître, ces contributions sont liées par le formalisme sous-jacent, les abstractions utilisées et les préoccupations qui caractérisent les interactions entre les modèles formels et la réalité. De plus, elles bénéficient les unes des autres dans la pratique, formant un cercle vertueux : la capacité d’apprendre de la réalité permet de meilleurs modèles, qui à leur tour permettent un contrôle plus fin des systèmes, ce qui favorise les processus d’apprentissage. Nous relions ces différentes contributions entre elles sur la base de ces motifs, et nous plaidons pour un rapprochement entre les méthodes et les communautés d’apprentissage de modèles et de méthodes formelles.
Published: 2021

32. Cost and Quality Assurance in Crowdsourcing Workflows (Extended Abstract)

Author: Hélouët, Loïc, Miklos, Zoltan, Singh, Rituraj, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Declarative & Reliable management of Uncertain, user-generated Interlinked Data (DRUID), GESTION DES DONNÉES ET DE LA CONNAISSANCE (IRISA-D7), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Subjects: [INFO.INFO-FL]Computer Science [cs]/Formal Languages and Automata Theory [cs.FL]
Abstract: International audience; Despite recent advances in artificial intelligence and machine learning, many tasks still require human contributions. With the growing availability of Internet, it is now possible to hire workers on crowdsourcing marketplaces. Many crowdsourcing platforms have emerged in the last decade: Amazon Mechanical Turk, Figure Eight 2 , Wirk 3 , etc. A platform allows employers to post tasks, that are then realized by workers hired from the crowd in exchange for some incentives [3, 19]. Common tasks include image annotation, surveys, classification, recommendation, sentiment analysis, etc. [7]. The existing platforms support simple, repetitive and independent micro-tasks which require a few minutes to an hour to complete. However, many real-world problems are not simple micro-tasks, but rather complex orchestrations of dependent tasks, that process input data and collect human expertize. Existing platforms provide interfaces to post micro-tasks to a crowd, but cannot handle complex tasks. The next stage of crowdsourcing is to build systems to specify and execute complex tasks over existing crowd platforms. A natural solution is to use workflows, i.e., orchestrations of phases that exchange data to achieve a final objective. Figure 1 is an example of complex workflow depicting the image annotation process on SPIPOLL [5], a platform to survey populations of pollinating insects. Contributors take pictures of insects that are then classified by crowdworkers. Pictures are grouped in a dataset , input to node 0. is filtered to eliminate bad pictures (fuzzy, blurred,...) in phase 0. The remaining pictures are sent to workers who try to classify them. If classification is too difficult, the image is sent to an expert. Initial classification is represented by phase 1 in the workflow, and expert classification by 2. Pictures that were discarded, classified easily or studied by experts are then assembled in a result dataset in phase , to do statistics on insect populations. Workflows alone are not sufficient to crowdsource complex tasks. Many data-centric applications come with budget and quality constraints: As human workers are prone to errors, one has to hire several workers to aggregate a final answer with sufficient confidence. An unlimited budget allows hiring large pools of workers to assemble reliable answers for each micro-task, but in general, a client for a complex task has a limited budget. This forces to replicate micro-tasks in an optimal way to achieve the best possible quality, but without exhausting the given budget. The objective is hence to obtain a reliable result, forged through a complex orchestration, at a reasonable cost. Several works consider data centric models, deployment on crowdsourcing platforms, and aggregation techniques to improve data quality (see [11] for a more complete bibliography). First, coordination of tasks has been considered in languages such as BPMN
Published: 2021

33. Recherche de chemin multi-agents connectée : Comment les robots s'en tirent en téléphonant au volant ?

Author: Queffelec, Arthur, Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Université Rennes 1, François Schwarzentruber, Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), IRISA, équipe LogicA, François Schwartzentruber, Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
Subjects: [INFO.INFO-CC]Computer Science [cs]/Computational Complexity [cs.CC], Connectivity, Planification, Incomplete Knowledge, Multi-Agent Systems, [INFO.INFO-AI]Computer Science [cs]/Artificial Intelligence [cs.AI], Planning, Connectivité, [INFO.INFO-MA]Computer Science [cs]/Multiagent Systems [cs.MA], Connaissance Incomplète, Théorie de la Complexité, Système Multi-Agents, Plannification, Complexity Theory
Abstract: Path planning is the task of devising a sequence steps for a mobile entity to follow. This task is required at the center of numerous real-world problems. The study of autonomous planning can allow one to reduce congestion, pollution, accidents, costs and more. In some applications, it is important to consider the connectivity of the agents. Although some settings guarantee a permanent connectivity among entities (e.g. warehouses), this is not always true in applications with open environments. Another aspect that can be found in many applications is the lack of complete knowledge of the area in which the entities move. For instance, in exploration missions, the agents are not provided any information of the environment and must discover it by themselves. Recent works on the planning of entities have been focused on the planning of collision-free executions. This problem, called Multi-Agent Path Finding (MAPF), is to find a sequence of steps for a group of agents to reach specified targets while avoiding collisions. The contribution of this work is twofold. First, we present a framework to study and model connectivity-based multi-agent path planning problems. We provide a detailed initial work on the complexity of this framework and an optimal algorithm to solve it. Second, we extend our connectivity framework to the incomplete knowledge setting and show the complexity of the connected and decentralized computation of plans under partially known environments.; La planification de chemin consiste à concevoir une séquence d'étapes à suivre pour une entité mobile. Cette tâche est au coeur de nombreux problèmes du monde réel. L'étude de la planification autonome peut permettre de réduire la congestion, la pollution, les accidents, les coûts et plus encore. Dans certaines applications, il est important de considérer la connectivité des agents. Bien que certaines configurations garantissent une connectivité permanente entre les entités (ex: entrepôts), ce n'est pas toujours le cas dans les applications avec des environnements ouverts. Un autre aspect que l'on retrouve dans de nombreuses applications est le manque de la connaissance complète de la zone dans laquelle les entités se déplacent. Par exemple, dans les missions d'exploration, les agents ne reçoivent aucune information sur l'environnement et doivent le découvrir par eux-mêmes. Les travaux récents sur la planification des entités se sont concentrés sur la planification d'exécutions sans collision. Ce problème, appelé Multi-Agent Path Finding (MAPF), consiste à trouver une séquence d'étapes pour qu'un groupe d'agents atteigne des cibles spécifiées tout en évitant les collisions. La contribution de ce travail est double. Tout d'abord, nous présentons un cadre pour étudier et modéliser les problèmes de planification de chemins multi-agents basés sur la connectivité. Nous fournissons un travail initial détaillé sur la complexité de ce cadre et un algorithme optimal pour le résoudre. Deuxièmement, nous étendons notre cadre de connectivité au cadre de connaissance incomplète et montrons la complexité du calcul connecté et décentralisé des plans dans des environnements partiellement connus.
Published: 2021

34. Reducing the Cost of Aggregation in Crowdsourcing

Author: Rituraj Singh, Loïc Hélouët, Zoltán Miklós, Declarative & Reliable management of Uncertain, user-generated Interlinked Data (DRUID), GESTION DES DONNÉES ET DE LA CONNAISSANCE (IRISA-D7), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-16-CE23-0015,HEADWORK,Processus massivement participatifs d'acquisition de données et de connaissances(2016), CentraleSupélec-Télécom Bretagne-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-CentraleSupélec-Télécom Bretagne-Université de Rennes 1 (UR1), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Subjects: [INFO.INFO-DB]Computer Science [cs]/Databases [cs.DB], Computer science, business.industry, Aggregate (data warehouse), [INFO.INFO-WB]Computer Science [cs]/Web, 02 engineering and technology, computer.software_genre, Crowdsourcing, Data science, Task (project management), [INFO.INFO-FL]Computer Science [cs]/Formal Languages and Automata Theory [cs.FL], 020204 information systems, [INFO.INFO-IR]Computer Science [cs]/Information Retrieval [cs.IR], 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, 020201 artificial intelligence & image processing, ACM: H.: Information Systems/H.2: DATABASE MANAGEMENT/H.2.8: Database Applications, Web service, Set (psychology), business, computer
Abstract: International audience; Crowdsourcing is a way to solve problems that need human contribution. Crowdsourcing platforms distribute replicated tasks to workers, pay them for their contribution, and aggregate answers to produce a reliable conclusion. A fundamental problem is to infer a consensual answer from the set of returned results. Another problem is to obtain this answer at a reasonable cost: unlimited budget allows hiring experts or large pools of workers for each task but a limited budget forces to use resources at best. Last, crowdsourcing platforms have to detect and ban malevolent users (also known as "spammers") to achieve good accuracy of their answers. This paper considers crowdsourcing of simple Boolean tasks. We first define a probabilistic inference technique, that considers difficulty of tasks and expertise of workers when aggregating answers. We then propose CrowdInc, a greedy algorithm that reduces the cost needed to reach a consensual answer. CrowdInc distributes resources dynamically to tasks according to their difficulty. The algorithm solves batches of simple tasks in rounds that estimate workers expertize, tasks difficulty, and synthesizes a plausible aggregated conclusion and a confidence score using Expectation Maximization. The synthesized values are used to decide whether more workers should be hired to increase confidence in synthesized answers. We show on several benchmarks that CrowdInc achieves good accuracy, reduces costs and we compare its performance to existing solutions. We then use the estimation of CrowdInc to detect spammers and study the impact of spammers on costs and accuracy.
Published: 2021

35. Verification and synthesis of parameterized concurrent systems

Author: Majumdar, Anirban, Laboratoire Méthodes Formelles (LMF), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay), SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Université Paris-Saclay, Patricia Bouyer-Decitre, and Nathalie Bertrand
Subjects: Model checking, Ad hoc networks, Vérification paramétrée, Games on graphs, Parameterized verification, Réseaux ad hoc, [INFO.INFO-OH]Computer Science [cs]/Other [cs.OH], Systèmes distribués, Distributed systems, Jeux sur graphes, Strategy synthesis, Synthèse de stratégies
Abstract: This thesis is at the crossroad of verification and synthesis of parameterized concurrent systems. The parameterized model checking problem asks whether a system satisfies a given specification independently of the number of its components, whereas synthesis requires an algorithmic design of protocols for its components so that the specification is satisfied.We study a parameterized model of networks where processes are distributed over an undirected graph, running the same broadcast protocol, and communicating via selective broadcasts of messages. The coverability problem asks whether a given state of the protocol is coverable. We show that for positive instances of the coverability problem in reconfigurable semantics, the size (cutoff) and the length (covering length) of a minimal covering execution is linearly and quadratically bounded, respectively. We introduce loss-on-broadcast semantics, and show similar bounds for the cutoff and the covering length.The interactions between agents can be modelled using games. We introduce and study two different settings of the so-called parameterized concurrent games, a model of concurrent games with arbitrarily many agents. First, we consider a scenario of a distinguished player Eve trying to achieve a goal against arbitrarily many opponents, irrespective of their strategies. We prove the existence of a winning strategy for Eve is decidable, and show tight complexity bounds for reachability objectives. Second, we consider a coalition game where all players collectively try to achieve a common goal. We consider safety objectives and show the existence of a winning coalition strategy is decidable, and prove complexity bounds for the same.; Cette thèse se situe au croisement de la vérification et de la synthèse des systèmes concurrents paramétrés. Le problème de la vérification de modèles paramétrés demande si un système satisfait une spécification donnée indépendamment du nombre de ses composants, alors que la synthèse vise la conception de protocoles pour ses composants afin que la spécification soit satisfaite.Nous étudions un modèle paramétré de réseaux où les processus sont distribués sur un graphe non orienté; ils exécutent le même protocole et communiquent par des diffusions sélectives de messages. Le problème de couverture demande si un état donné du protocole est peut être atteint. Nous montrons que pour les instances positives du problème de couverture, en supposant que la topologie de communication est reconfigurable, la taille et la longueur d'une exécution couvrante minimale sont bornées linéairement et quadratiquement, respectivement. Nous introduisons une sémantique de perte à l'envoi et montrons des bornes similaires pour la taille et la longueur d'une exécution couvrante.Les interactions entre différents agents peuvent être modélisées par des jeux. Nous introduisons et étudions deux cadres de ce que l'on appelle les jeux concurrents paramétrés, un modèle de jeux concurrents avec un nombre arbitraire d'agents. Tout d'abord, nous considérons le scénario où un joueur distingué Eve tente d'atteindre un objectif contre un nombre arbitraire d'adversaires, quelles que soient leurs stratégies. Nous prouvons que l'existence d'une stratégie gagnante pour Eve est décidable, et nous fournissons des bornes de complexité exactes pour ces jeux d'accessibilité. Deuxièmement, nous considérons un jeu de coalition où tous les joueurs essaient collectivement d'atteindre un objectif commun. Dans ce cadre, nous considérons des objectifs de sûreté et montrons que l'existence d'une stratégie de coalition gagnante est décidable, et nous établissons des bornes de complexité pour ce même problème.
Published: 2021

36. SFC Self-Modeling and Active Diagnosis

Author: Sofiane Imadali, Gregor Gössler, Eric Fabre, Sihem Cherrared, Orange Labs [Chatillon], Orange Labs, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Sound Programming of Adaptive Dependable Embedded Systems (SPADES), Inria Grenoble - Rhône-Alpes, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire d'Informatique de Grenoble (LIG), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Subjects: Computer Networks and Communications, Computer science, Distributed computing, Knowledge engineering, IP Multimedia Subsystem, Network virtualization, 020206 networking & telecommunications, 02 engineering and technology, Fault injection, Virtualization, computer.software_genre, Network topology, Fault management, [INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], Chaining, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Electrical and Electronic Engineering, computer
Abstract: International audience; The 5G system should be flexible to cope with diversity of functions and infrastructure, in an efficient way while supporting a wide range of services associated with a set of requirements through Service Function Chaining (SFC). Fault management plays a paramount role to fulfill the SFC requirements towards reliability of telecommunication networks. Model-based (MB) approaches are knowledge-based systems that reason about a system from an explicit representation of its structure and functional behavior through a dependency model. MB techniques solve novel diagnosis problems and provide explanations for their decisions. However, current MB methods suffer from some limitations due to network virtualization challenges: lack of network visibility and dynamic topologies. To tackle those limitations, we propose a self-modeling approach and an active diagnosis process for virtual networks that considers two types of knowledge to build the model: acquired knowledge and learned knowledge provided by fault injection to expand and validate the proposed model. The experimental results from their application to a real-world virtual IP Multimedia Subsystem (vIMS) use case show that the self-modeling and the active diagnosis procedures are effective in determining the root cause(s) of a failure and explaining fault propagation.
Published: 2021

37. Lazy Services: A Service Oriented Architecture based on Incremental Computations and Commitments

Author: Ngoufo Tagueu, Joskel, Badouel, Eric, Puerto Aubel, Adrián, Tchendji, Maurice, Université de Dschang, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), University of Groningen [Groningen], LIRIMA, FUCHSIA, SARIMA, Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
Subjects: user-centric systems, distributed systems, Service-oriented computing, Guarded Attribute Grammars, IoT Workflows, peer-to-peer computing, language-oriented programming, lazy and parallel processing, [INFO.INFO-DC]Computer Science [cs]/Distributed, Parallel, and Cluster Computing [cs.DC], micro-services
Abstract: A service oriented architecture (SOA) aims to structure complex distributed systems in terms of re-usable components, called services. To guarantee a good service interoperability these services must be weakly coupled and their description must be separated from their implementations. The interface of a service provides information on how it can be invoked: the logical location where it can be invoked, the supported communication protocol and the types of its input (parameters) and output (result). Traditionally, a service can only be invoked when its parameters are fully defined and, symmetrically, these services only return their results after they have been totally processed. In this paper, we promote a more liberal view of services by allowing them to consume their data lazily (i.e., as they need it) and produce their results incrementally (i.e., as they are produced). We develop this notion as 'lazy services' by building up from the model of guarded attributed grammars that was recently introduced in the context of distributed collaborative systems. We abstract from this model and limit somewhat its expressiveness so that it can comply more broadly to SOA principles. We introduce an improvement on subscription management to optimize the distributed implementation of lazy services.
Published: 2021

38. Guard Automata for the Verification of Safety and Liveness of Distributed Algorithms

Author: Bertrand, Nathalie, Thomas, Bastien, Widder, Josef, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Informal systems [Vienna], Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Subjects: Theory of computation → Distributed algorithms phrases Verification, Theory of computation → Verification by model checking, Domain theory, Computer Science::Logic in Computer Science, Verification, Distributed algorithms, [INFO]Computer Science [cs], Theory of computation → Distributed algorithms
Abstract: Distributed algorithms typically run over arbitrary many processes and may involve unboundedly many rounds, making the automated verification of their correctness challenging. Building on domain theory, we introduce a framework that abstracts infinite-state distributed systems that represent distributed algorithms into finite-state guard automata. The soundness of the approach corresponds to the Scott-continuity of the abstraction, which relies on the assumption that the distributed algorithms are layered. Guard automata thus enable the verification of safety and liveness properties of distributed algorithms., LIPIcs, Vol. 203, 32nd International Conference on Concurrency Theory (CONCUR 2021), pages 15:1-15:17
Published: 2021

39. CONCUR Test-Of-Time Award 2021

Author: Bertrand, Nathalie, de Alfaro, Luca, van Glabbeek, Robert, Palamidessi, Catuscia, Yoshida, Nobuko, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), University of California [Santa Cruz] (UC Santa Cruz), University of California (UC), University of New South Wales [Sydney] (UNSW), CSIRO Data61 [Sydney], Concurrency, Mobility and Transactions (COMETE), Laboratoire d'informatique de l'École polytechnique [Palaiseau] (LIX), École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Saclay - Ile de France, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), Imperial College London, Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), University of California [Santa Cruz] (UCSC), University of California, Inria Saclay - Ile de France, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire d'informatique de l'École polytechnique [Palaiseau] (LIX), and École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: CONCUR Test-of-Time Award, concurrency, [INFO]Computer Science [cs]
Abstract: International audience; This short article announces the recipients of the CONCUR Test-of-Time Award 2021.
Published: 2021

40. Planning for Connected Agents in a Partially Known Environment

Author: François Schwarzentruber, Ocan Sankur, Arthur Queffelec, Logic and applications (LOGICA), LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
Subjects: Multi-agent planning, Theoretical computer science, Generalization, Group (mathematics), Computer science, Plan (drawing), Multi-agent path finding, [INFO.INFO-AI]Computer Science [cs]/Artificial Intelligence [cs.AI], Constraint (information theory), Computer Science::Multiagent Systems, decentralized planning, connectivity, Path (graph theory), Graph (abstract data type), Decentralized planning, imperfect knowledge, multi-agent planning
Abstract: International audience; The Connected Multi-Agent Path Finding (CMAPF) problem asks for a plan to move a group of agents in a graph while respecting a connectivity constraint. We study a generalization of CMAPF in which the graph is not entirely known in advance, but is discovered by the agents during their mission. We present a framework introducing this notion and study the problem of searching for a strategy to reach a configuration in this setting. We prove the problem to be PSPACE-complete when requiring all agents to be connected at all times, and NEXPTIME-complete in the decentralized case, regardless of whether we consider a bound on the length of the execution.
Published: 2021

41. Data Centric Workflows for Crowdsourcing Application

Author: Rituraj Singh, Université de Rennes (UR), SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Declarative & Reliable management of Uncertain, user-generated Interlinked Data (DRUID), GESTION DES DONNÉES ET DE LA CONNAISSANCE (IRISA-D7), Université de Rennes 1, Loïc Hélouët, ANR-16-CE23-0015,HEADWORK,Processus massivement participatifs d'acquisition de données et de connaissances(2016), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), and Université Rennes 1
Subjects: [INFO.INFO-FL]Computer Science [cs]/Formal Languages and Automata Theory [cs.FL], ACM: F.: Theory of Computation/F.4: MATHEMATICAL LOGIC AND FORMAL LANGUAGES/F.4.3: Formal Languages, ACM: H.: Information Systems/H.3: INFORMATION STORAGE AND RETRIEVAL, Crowdsourcing, assurance qualité, Quality assurance, Data-centric workflows, workflows centrés sur les données, ACM: H.: Information Systems/H.1: MODELS AND PRINCIPLES
Abstract: Crowdsourcing uses human intelligence to solve tasks which are still difficult for machines. Tasks at existing crowdsourcing platform are batches of relatively simple micro-tasks. However, real-world problems are often more difficult than micro-tasks. They require data collection, organization, pre-processing, analysis, and synthesis of results. In this thesis, we study how to specify complex crowdsourcing tasks and realize them with the help of existing crowdsourcing platforms. The first contribution of this thesis is a complex workflows model that provides high-level constructs to describe a complex task through orchestration of simpler tasks. We provide algorithms to check termination and correctness of a complex workflow for a subset of the language (these questions are undecidable in the general case). A well-known drawback of crowdsourcing is that human answers might be wrong. To leverage this problem, crowdsourcing platforms replicate tasks, and forge a final trusted answer out of the produced results. Replication increases quality of data, but it is costly. The second contribution of this thesis is a set of aggregation techniques where merging of answers is realized using Expectation Maximization, and replication of tasks is performed online after considering the confidence estimated for aggregated data. Experimental results show that these techniques allow to aggregate the returned answers while achieving a good trade-off between cost and data quality, both for the realization of a batches of micro-tasks, and of complex workflow.; Le crowdsourcing utilise l'intelligence humaine pour résoudre des tâches difficiles à réaliser par des machines. Les plateformes de crowdsourcing existantes permettent de réaliser des lots de micro-tâches très simples. Cependant, de nombreux processus sont des tâches complexes, qui nécessitent d'enchaîner la collecte de données, des prétraitements, de l'analyse de données, de la synthèse, etc. Dans cette thèse, nous étudions comment spécifier ces tâches complexes, pour les faire réaliser par des plate-formes de crowdsourcing. Nous proposons tout d'abord le modèle des workflows complexes qui fournit des constructions de haut niveau pour décrire une tâche complexe comme une orchestrations d'un ensemble de tâches simples. Nous fournissons des algorithmes permettant de vérifier la terminaison et la correction de ces workflows pour un sous-ensemble du langage (ces questions étant indécidables dans le cas général). Un des inconvénients du crowdsourcing est le fait que de mauvaises réponses peuvent être produites par les agents humains. Pour pallier à ce problème, il est habituel de répliquer les tâches, puis d'aggréger les résultats pour fiabiliser une réponse finale. La réplication augmente la qualité des données, mais elle est coûteuse. Nous proposons des techniques d'agrégation de résultats dans lesquelles l’agrégation est réalisée à partir d'algorithmes d'Expectation Maximization, et la réplication est faite à la demande en tenant compte de la confiance estimée sur les agrégats. Les résultat expérimentaux montrent que ces techniques permettent de regrouper les réponses tout en obtenant un bon compromis coût-fiabilité pour des lots de micro-tâches, mais aussi pour des tâches complexes.
Published: 2021

42. Compositional model checking of an SDN platform

Author: Dinh Thai Bui, Ocan Sankur, Abdul Majith, Herve Marchand, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Nokia Bell Labs [Paris-Saclay], Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Subjects: Flexibility (engineering), Model checking, safety, Network architecture, Computer science, business.industry, compositional checking, [INFO.INFO-SE]Computer Science [cs]/Software Engineering [cs.SE], Formal methods, SDN, Supervisory control, Scalability, Forwarding plane, Software engineering, business, slice, verification, Formal verification, isolation
Abstract: International audience; Software-Defined Network (SDN) technology provides the possibility to turn the network infrastructure into a dynamic programmable fabric capable of meeting the application needs in real-time. Thanks to the independence of the control plane from the data plane, the control entity, generally called as controller, has also the flexibility to implement proprietary complex algorithms. Within such a dynamic and complex environment, this document advocates for applying formal verification methods and more precisely composition model checking to ensure the correct behavior of the overall SDN system at design phase. To illustrate this purpose, it proposes to build different comprehensive formal models of a typical SDN platform selected here as a study object. Thorough performance results related to each model are provided and discussed. Thanks to such formal verifications, it is possible to pinpoint issues such as the one regarding network isolation within a complex SDN architecture. Although dealing with formal methods, this document attempts to strike a balance between theory, experimental work and network architecture discussion.
Published: 2021

43. Diagnosing timed automata using timed markings

Author: Samy Jaziri, Léo Henry, Nicolas Markey, Thierry Jéron, Patricia Bouyer, Laboratoire Méthodes Formelles (LMF), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay), SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire Spécification et Vérification (LSV), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay), ANR-18-CE40-0015,TickTac,Techniques et outils efficaces pour la vérification et synthèse des systèmes temps-réels(2018), European Project: 308087,EC:FP7:ERC,ERC-2012-StG_20111012,EQUALIS(2013), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
Subjects: Sequence, Theoretical computer science, [INFO.INFO-GT]Computer Science [cs]/Computer Science and Game Theory [cs.GT], Formalism (philosophy), Generalization, Computer science, Timed automaton, [INFO.INFO-LO]Computer Science [cs]/Logic in Computer Science [cs.LO], 020207 software engineering, 02 engineering and technology, Automaton, Set (abstract data type), Closure (mathematics), Theory of computation, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [INFO]Computer Science [cs], Software, Computer Science::Formal Languages and Automata Theory, Information Systems
Abstract: International audience; We consider the problems of efficiently diagnosing (and predicting) what did (and will) happen after a given sequence of observations of the execution of a partially observable one-clock timed automaton. This is made difficult by the facts that timed automata are infinite-state systems, and that they can in general not be determinized. We introduce timed markings as a formalism to keep track of the evolution of the set of reachable configurations over time. We show how timed markings can be used to efficiently represent the closure under silent transitions of such automata. We report on our implementation of this approach compared to the approach of Tripakis (Fault diagnosis for timed automata, in: Damm, Olderog (eds) Formal techniques in real-time and fault-tolerant systems, Springer, Berlin, 2002) and provide some insight to a generalization of our approach to n-clock timed automata.
Published: 2021

44. Compositional Verification of Byzantine Consensus

Author: Bertrand, Nathalie, Gramoli, Vincent, Konnov, Igor, Lazic, Marijana, Tholoniat, Pierre, Widder, Josef, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), The University of Sydney, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Informal systems [Vienna], Technical University of Munich (TUM), Columbia University [New York], Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), and Technische Universität Munchen - Université Technique de Munich [Munich, Allemagne] (TUM)
Subjects: [INFO.INFO-FL]Computer Science [cs]/Formal Languages and Automata Theory [cs.FL], [INFO.INFO-LO]Computer Science [cs]/Logic in Computer Science [cs.LO], [INFO.INFO-DC]Computer Science [cs]/Distributed, Parallel, and Cluster Computing [cs.DC]
Abstract: Until now, computer-aided proofs of the liveness of byzantine consensus algorithms assumed synchrony to reason in lock steps or the error-prone manual intervention of experts in the proof checker, but could not be automated through model checking. We propose a compositional approach to verify a consensus algorithm, for any number n of processes and any upper bound t < n/3 on the number of byzantine processes. To this end, we identify a fairness property that makes this---otherwise purely asynchronous---byzantine consensus algorithm amenable to model checking. We decompose the algorithm in two parts: an inner broadcast algorithm and an outer decision algorithm. We encode these algorithms using threshold automata, and we formalize their properties in temporal logic. This allows us to automatically check the inner broadcasting algorithm, assuming fairness. For the verification of the outer algorithm, we simplify the automaton of the inner algorithm by relying on its checked properties. We verify in less than 70 seconds, not only the safety of byzantine consensus but also its liveness.
Published: 2021

45. Compositional model checking of SDN platform

Author: Majith, Abdul, Sankur, Ocan, Marchand, Hervé, Dinh, Thai, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Nokia Bell Labs, Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
Subjects: SDN, safety, compositional checking, [INFO.INFO-SE]Computer Science [cs]/Software Engineering [cs.SE], slice, verification, isolation
Abstract: Software-Defined Network (SDN) technology provides the possibility to turn the network infrastructure into a dynamic programmable fabric capable of meeting the application needs in real-time. Thanks to the independence of the control plane from the data plane, the control entity, generally called as controller, has also the flexibility to implement proprietary complex algorithms. Within such a dynamic and complex environment, this document advocates for applying formal verification methods and more precisely composition model checking to ensure the correct behavior of the overall SDN system at design phase. To illustrate this purpose, it proposes to build different comprehensive formal models of a typical SDN platform selected here as a study object. Thorough performance results related to each model are provided and discussed. Thanks to such formal verifications, it is possible to pinpoint issues such as the one regarding network isolation within a complex SDN architecture. Although dealing with formal methods, this document attempts to strike a balance between theory, experimental work and network architecture discussion.
Published: 2021

46. A Reduction Theorem for Randomized Distributed Algorithms Under Weak Adversaries

Author: Marijana Lazić, Josef Widder, Nathalie Bertrand, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Technische Universität Munchen - Université Technique de Munich [Munich, Allemagne] (TUM), Informal systems [Vienna], Technical University of Munich (TUM), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Subjects: TheoryofComputation_MISCELLANEOUS, 050101 languages & linguistics, Class (set theory), Theoretical computer science, Computer science, Property (programming), 05 social sciences, Parameterized complexity, 02 engineering and technology, Outcome (game theory), Asynchrony (computer programming), Reduction (complexity), Distributed algorithm, Simple (abstract algebra), 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, 020201 artificial intelligence & image processing, 0501 psychology and cognitive sciences, [INFO]Computer Science [cs], Computer Science::Cryptography and Security
Abstract: International audience; Weak adversaries are a way to model the uncertainty due to asynchrony in randomized distributed algorithms. They are a standard notion in correctness proofs for distributed algorithms, and express the property that the adversary (scheduler), which has to decide which messages to deliver to which process, has no means of inferring the outcome of random choices, and the content of the messages. In this paper, we introduce a model for randomized distributed algorithms that allows us to formalize the notion of weak adversaries. It applies to randomized distributed algorithms that proceed in rounds and are tolerant to process failures. For this wide class of algorithms, we prove that for verification purposes, the class of weak adversaries can be restricted to simple ones, so-called round-rigid adversaries, that keep the processes tightly synchronized. As recently a verification method for round-rigid adversaries has been introduced, our new reduction theorem paves the way to the parameterized verification of randomized distributed algorithms under the more realistic weak adversaries.
Published: 2021

47. Guard Automata for the Verification of Safety and Liveness of Distributed Algorithms (long version)

Author: Bertrand, Nathalie, Thomas, Bastien, Widder, Josef, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Informal systems [Vienna], Inria, Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Subjects: Computer Science::Logic in Computer Science, [INFO]Computer Science [cs]
Abstract: Distributed algorithms typically run over arbitrary many processes and may involve unboundedly many rounds, making the automated verification of their correctness challenging. Building on domain theory, we introduce a framework that abstracts infinite-state distributed systems that represent distributed algorithms into finite-state guard automata. The soundness of the approach corresponds to the Scott-continuity of the abstraction, which relies on the assumption that the distributed algorithms are layered. Guard automata thus enable the verification of safety and liveness properties of distributed algorithms.
Published: 2021

48. Cost and Quality in Crowdsourcing Workflows

Author: Loïc Hélouët, Zoltán Miklós, Rituraj Singh, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Declarative & Reliable management of Uncertain, user-generated Interlinked Data (DRUID), GESTION DES DONNÉES ET DE LA CONNAISSANCE (IRISA-D7), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Subjects: Computer science, business.industry, media_common.quotation_subject, Distributed computing, 02 engineering and technology, Replicate, Petri net, Crowdsourcing, Task (computing), Crowds, Workflow, [INFO.INFO-FL]Computer Science [cs]/Formal Languages and Automata Theory [cs.FL], 020204 information systems, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Benchmark (computing), 020201 artificial intelligence & image processing, Quality (business), business, media_common
Abstract: International audience; Crowdsourcing platforms provide tools to replicate and distribute micro tasks (simple, independent work units) to crowds and assemble results. However, real-life problems are often complex: they require to collect, organize or transform data, with quality and costs constraints. This work considers dynamic realization policies for complex crowdsourcing tasks. Workflows provide ways to organize a complex task in phases and guide its realization. The challenge is then to deploy a workflow on a crowd, i.e., allocate workers to phases so that the overall workflow terminates, with good accuracy of results and at a reasonable cost. Standard "static" allocation of work in crowdsourcing affects a fixed number of workers per micro-task to realize and aggregates the results. We define new dynamic worker allocation techniques that consider progress in a workflow, quality of synthesized data, and remaining budget. Evaluation on a benchmark shows that dynamic approaches outperform static ones in terms of cost and accuracy.
Published: 2021

49. Quantified Linear Temporal Logic over Probabilistic Systems with an Application to Vacuity Checking

Author: Piribauer, Jakob, Baier, Christel, Bertrand, Nathalie, Sankur, Ocan, Technische Universität Dresden = Dresden University of Technology (TU Dresden), SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), This work was funded by DFG grant 389792660 as part of TRR 248 – CPEC (seehttps://perspicuous-computing.science), the Cluster of Excellence EXC 2050/1 (CeTI, project ID 390696704, as part of Germany’s Excellence Strategy), DFG-projects BA-1679/11-1 and BA-1679/12-1, and the Research Training Group QuantLA (GRK 1763), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
Subjects: TheoryofComputation_MATHEMATICALLOGICANDFORMALLANGUAGES, Theory of computation → Verification by model checking, TheoryofComputation_LOGICSANDMEANINGSOFPROGRAMS, Quantified linear temporal logic, Markov chain, [INFO]Computer Science [cs], vacuity, 16. Peace & justice, Markov decision process
Abstract: Quantified linear temporal logic (QLTL) is an ω-regular extension of LTL allowing quantification over propositional variables. We study the model checking problem of QLTL-formulas over Markov chains and Markov decision processes (MDPs) with respect to the number of quantifier alternations of formulas in prenex normal form. For formulas with k{-}1 quantifier alternations, we prove that all qualitative and quantitative model checking problems are k-EXPSPACE-complete over Markov chains and k{+}1-EXPTIME-complete over MDPs. As an application of these results, we generalize vacuity checking for LTL specifications from the non-probabilistic to the probabilistic setting. We show how to check whether an LTL-formula is affected by a subformula, and also study inherent vacuity for probabilistic systems., LIPIcs, Vol. 203, 32nd International Conference on Concurrency Theory (CONCUR 2021), pages 7:1-7:18
Published: 2021
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50. Synthesizing safe coalition strategies

Author: Bertrand, Nathalie, Bouyer, Patricia, Majumdar, Anirban, SUpervision of large MOdular and distributed systems (SUMO), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-LANGAGE ET GÉNIE LOGICIEL (IRISA-D4), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire Spécification et Vérification (LSV), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
Subjects: FOS: Computer and information sciences, Computer Science - Logic in Computer Science, Theory of computation → Verification by model checking, and phrases concurrent games, [INFO.INFO-LO]Computer Science [cs]/Logic in Computer Science [cs.LO], 0102 computer and information sciences, 02 engineering and technology, strategy synthesis, 01 natural sciences, Logic in Computer Science (cs.LO), parameterized verification, 010201 computation theory & mathematics, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, 020201 artificial intelligence & image processing, [INFO]Computer Science [cs], [INFO.INFO-DC]Computer Science [cs]/Distributed, Parallel, and Cluster Computing [cs.DC], concurrent games
Abstract: Concurrent games with a fixed number of agents have been thoroughly studied, with various solution concepts and objectives for the agents. In this paper, we consider concurrent games with an arbitrary number of agents, and study the problem of synthesizing a coalition strategy to achieve a global safety objective. The problem is non-trivial since the agents do not know a priori how many they are when they start the game. We prove that the existence of a safe arbitrary-large coalition strategy for safety objectives is a PSPACE-hard problem that can be decided in exponential space., LIPIcs, Vol. 182, 40th IARCS Annual Conference on Foundations of Software Technology and Theoretical Computer Science (FSTTCS 2020), pages 39:1-39:17
Published: 2020

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