Structures concurrentes en sémantique des jeux

Concurrent structures in game semantics

• Auteur / Autrice : Simon Castellan
• Direction : Olivier Laurent
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 13/07/2017
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale en Informatique et Mathématiques de Lyon (2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École normale supérieure de Lyon (2010-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'informatique du parallélisme (Lyon ; 1988-....) - Preuves et Langages
• Jury : Président / Présidente : Pierre-Louis Curien
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Laurent, Pierre-Louis Curien, J. M. E. Hyland, Ugo Dal Lago, Pierre Clairambault, Nobuko Yoshida, Jade Alglave, Glynn Winskel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : J. M. E. Hyland, Ugo Dal Lago

Mots clés

Mots clés libres

Sémantique dénotationnelle

Sémantique des jeux

Concurrence

Structures d’évènements

Modèles mémoires faibles

Denotational semantics

Game semantics

Concurrency

Event structures

Weak memory models

Résumé

La sémantique des jeux permet l'étude et la modélisation abstraite des langages de programmation d'un point de vue mathématique, en gardant assez d'informations concrètes sur la structure des programmes, mais en laissant de côté les détails superflus. Durant mon doctorat, j'ai travaillé sur l'association de la sémantique des jeux avec les structures d'événements pour proposer des modèles dénotationnels vraiment concurrents de langages concurrents d'ordresupérieur. Dans un premier temps, je construis un modèle réalisant cette association, qui retient suffisamment d'informations sur le comportement des programmes pour interpréter adéquatement une grande variété de langages concurrents et non déterministes pour des notions fines de convergences. La construction de ce modèle se base surl'introduction de symétrie afin d'établir que le modèle forme une catégorie cartésienne fermée. Dans un second temps, je propose une généralisation dans ce cadre des notions d'innocence et de bon parenthésage, essentielles en sémantiquedes jeux pour comprendre les effets calculatoires, et résolvant ainsi des problèmes ouverts de la sémantique des jeux concernant l'innocence concurrente et non-déterministe. Dans un dernier temps je propose une interprétation dans ce modèle, de langages concurrents avec mémoire faible, un des premiers travaux de sémantique dénotationnelle pour ce type de langages. Bien que théoriques, ces modèles sont compositionnels et basés sur des ordres partiels, et donc pourraient permettre de faire passer la vérification de programmes concurrents à l'échelle (une problématique importante du domaine).

Game semantics is an effective tool to study and model abstractly programming languages from a mathematical point of view, by keeping enough concrete information on the structure of programs but yet leaving aside superfluous details. During my PhD thesis, I worked on merging game semantics with event structures to propose truly concurrent denotational models of higher-order concurrent languages. In the first part, I build a model based on this merge, retaining enough information about the behaviour of programs to interpret adequately a large variety of concurrent programming languages for various notions of convergence. The construction of this model is based on the introduction of symmetry to prove that the model is indeed in a cartesian-closed category. In the second part, I propose a generalization, in this setting, of innocence and well-bracketing, key notions in game semantics to understand the computational effects, and thusly closing openproblems of game semantics about concurrent and nondeterministic innocence.In the last part, I propose an interpretation in this model of concurrent languages with weak shared memory, one of the first works of denotational semantics for these kinds of languages. Althoughtheoretical, these models are compositional and based on partial orders, and thus could permit scaling verification of concurrent programs (an important problem of the domain).