The Epistemic View of Concurrency Theory

par Sophia Knight

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Catuscia Palamidessi.

Soutenue en 2013

à Palaiseau, Ecole polytechnique .

  • Titre traduit

    Le point de vue epistémique de théorie de la concurrence


  • Résumé

    Le raisonnement epistémique joue un rôle en théorie de la concurrence de plusieurs manières distinctes mais complémentaires; cette thèse en décrit trois. La première, et presque certainement la moins explorée jusqu'à présent, est l'idée d'utiliser les modalités épistémiques comme éléments d'un langage de programmation. La programmation logique émergea sous le slogan <> et dans le paradigme de la programmation concurrente par contraintes, le lien est manifeste de manière très claire. Dans la première partie de cette thèse, nous explorons le rôle des modalités épistémiques, ainsi que celui des modalités spatiales qui leur sont étroitement liées, en tant que partie intégrante du langage de programmation et non simplement en tant que partie du meta-langage du raisonnement à propos des protocoles. La partie suivante explore une variante de la logique épistémique dynamique adaptée aux systèmes de transitions étiquetés. Contrairement à la partie précédente, on serait tenté de croire que tout ce qu'on pouvait dire à ce sujet a déjà été dit. Cependant, le nouvel ingrédient que nous proposons est un lien étroit entre la logique épistémique et la logique de Hennessy-Milner, cette dernière étant \emph{la} logique des systèmes de transitions étiquetés. Plus précisement, nous proposons une axiomatisation et une preuve d'un théorème de complétude faible, ce qui est conforme au principe général qu'on utilise pour des logiques telles que la logique dynamique mais nécessite des adaptations non triviales. La dernière partie de la thèse se concentre sur l'étude d'agents en interaction dans les processus concurents. Nous présentons une sémantique des jeux pour l'interaction d'agents qui rend manifeste le rôle de la connaissance et du flux d'information dans les interactions entre agents, et qui permet de contrôler l'information disponible aux agents en interaction. Nous utilisons les processus comme support de jeu et définissons des stratégies pour les agents de telle sorte que deux agents qui interagissent conformément à leurs stratégies respectives déterminent l'exécution du processus, rempla{\c}cant ainsi l'ordonnanceur traditionnel. Nous démontrons que des restrictions différentes sur les stratégies réprésentent des quantités d'information différentes disponibles à l'ordonnanceur. Ces restrictions sur les stratégies ont un aspect épistémique explicite, et nous présentons une logique modale pour les stratégies et une caractérisation logique de plusieurs restrictions possibles sur les stratégies. Ces trois approches d'analyse et de représentation de l'information épistémique en théorie de la concurrence apportent une nouvelle manière de comprendre la connaissance des agents dans des processus conncurrents, ce qui est vital dans le monde d'aujourd'hui, dans lequel les systèmes distribués composés de multiples agents sont omniprésents.


  • Résumé

    This dissertation describes three distinct but complementary ways in which epistemic reasoning plays a role in concurrency theory. The first and perhaps the one least explored so far is the idea of using epistemic modalities as programming constructs. Logic programming emerged under the slogan ''Logic as a programming language'' and the connection was manifest in a very clear way in the concurrent constraint programming paradigm. In the first part of the present thesis, we explore the role of epistemic, and closely related spatial modalities, as part of the programming language and not just as part of the meta-language for reasoning about protocols. The next part explores a variant of dynamic epistemic logic adapted to labelled transition systems. In contrast to the previous part, one might be tempted to think that everything that can be said on this topic has already been said. However, the new ingredient that we propose is a tight connection between epistemic logic and Hennessy-Milner logic: \emph{the} logic of labelled transition systems. We provide an axiomatization and prove a weak completeness theorem. This proof follows the general plan that one uses for logics like dynamic logic but requires some non-trivial adaptations. The final part of the thesis focuses on the study of interacting agents in concurrent processes. We present a game semantics for agents' interaction which makes manifest the role of knowledge and information flow in the interactions between agents, and makes it possible to control the information available to the interacting agents. We use processes as the game board and define strategies for the agents so that two agents interacting according to their strategies determine the execution of the process, replacing the traditional scheduler. We show that different restrictions on the strategies represent different amounts of information being available to the scheduler. These restrictions on the strategies have an explicit epistemic flavour, and we present a modal logic for strategies and a logical characterization of several different possible restrictions on strategies. These three approaches to the analysis and representation of epistemic information in concurrency theory provide a new way to understand agents' knowledge in concurrent processes, which is vital in today's world of ubiquitous distributed multi-agent systems.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (217 p.)

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  • Bibliothèque : École polytechnique. Bibliothèque Centrale.
  • Disponible pour le PEB
  • Bibliothèque : École polytechnique. Bibliothèque Centrale.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : G2A 279/2013/KNI
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