Semantics of Strategy Logic

par Patrick Gardy

Thèse de doctorat en Mathématiques et Informatique

Sous la direction de Patricia Bouyer-Decitre et de Nicolas Markey.

  • Titre traduit

    Les choix semantiques dans la Strategy logic


  • Résumé

    De nombreux bugs informatiques ont mis en lumière le besoin de certifier les programmes informatiques et la vérification de programmes a connu un développement important au cours des quarante dernières années. Parmi les méthodes possibles, on trouve le model-checking, développé par Clarke et Emerson dans les années 80. Le model-checking consiste à trouver un modèle abstrait pour le système et un formalisme logique pour le comportement puis à vérifier si le modèle vérifie la propriété exprimée dans la logique. La difficulté consiste alors à développer des algorithmes efficaces pour les différents formalismes. Nous nous intéresserons en particulier au formalisme logique de strategy Logic SL, utilisée sur les systèmes multiagents. SL est particulièrement expressif de par son traitement des stratégies (comportements possibles pour les agents du système) comme des objets du premier ordre. Dans sa définition, divers choix sémantiques sont faits et, bien que ces choix se justifient, d'autres possibilités n'en sont pas plus absurdes: tel ou tel choix donne telle ou telle logique et chacune permet d'exprimer des propriétés différentes. Dans cette thèse, nous étudions les différentes implications des différents choix sémantiques. Nous commencerons par introduire SL et préciserons l'étendue des connaissances actuelles. Nous nous intéresserons ensuite aux possibilités non explorées par la sémantique originale. Nous étudierons aussi la logique sur des systèmes quantitatifs (ajout de contraintes d'énergie et de contraintes de compteurs). Finalement, nous examinerons la question des dépendances dans SL[BG] (un fragment de SL).


  • Résumé

    With the proliferation of computerised devices, software verification is more prevalent than ever. Since the 80's, multiple costly software failures have forced both private and public actors to invest in software verification. Among the main procedures we find the model-checking, developed by Clarke and Emerson in the 80's. It consists in abstracting both the system into a formal model and the property of expected behaviour in some logical formalism, then checking if the property's abstraction holds on the system's abstraction. The difficulty lies in finding appropriate models and efficient algorithms. In this thesis, we focus on one particular logical formalism: the Strategy Logic SL, used to express multi-objectives properties of multi-agents systems. Strategy Logic is a powerful and expressive formalism that treats strategies (i.e. potential behaviours of the agents) like first-order objects. It can be seen as an analogue to first-order logic for multi-agents systems. Many semantic choices were made in its definition without much discussion. Our main contributions are relative to the possibilities left behind by the original definition. We first introduce SL and present some complexity results (including some of our owns). We then outline some other semantic choices within SL's definition and study their influence. Third, we study the logic's behaviour under quantitative multi-agents systems (games with energy and counter constraints). Finally, we address the problem of dependencies within SL[BG], a fragment of SL.


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