Towards Synthesizing Open Systems: Tableaux For Multi-Agent Temporal Logics

Vers la Synthèse de Systèmes Ouverts : Tableaux pour les Logiques Temporelles Multi-Agents

Amélie David (1)

1 IBISC - Informatique, Biologie Intégrative et Systèmes Complexes

In this thesis, we try to provide automated tools to design safe open systems. Open systems, which can be viewed as multi-agent systems, may be specified in ATL. The logic ATL has been especially introduced for that purpose. There exist two relevant extensions of ATL, namely ATL+ and ATL* (ATL+ being a restriction of ATL*).ATL+ allows Boolean combination of temporal operators, and ATL* also allows nesting of temporal operators. The tableau-based decision procedure for ATL is a constructive method to test the satisfiability of a given specification. It is constructive in the sense that it is possible to extract a model from the obtained tableau, whenever the root formula is indeed satisfiable. In this thesis, we propose two tableau-based decision procedures for ATL+ and ATL*, as well as an implementation of these procedures. Our procedures are sound, complete and optimal. Indeed, our two procedures run in 2Exptime. Up to our knowledge our implementation is the first running tool to decide satisfiability of both ATL and ATL* formulae. In the perspectives of this thesis, we discuss how it is possible to improve the extraction of models from tableaux for ATL, ATL+ and ATL*. We would like to obtain relatively small models at the end.

Dans cette thèse, nous essayons de fournir des outils automatisés pour élaborer des systèmes ouverts sûrs. Les systèmes ouverts, qui peuvent être vus comme des systèmes multi-agents, peuvent être spécifiés en ATL. La logique ATL a été introduite dans ce but précis. Il existe deux extensions intéressantes d'ATL, à savoir ATL+ et ATL* (ATL+ étant une restriction d'ATL*). ATL+ permet la combinaison Booléenne d'opérateurs temporels, et ATL* permet également l'imbrication d'opérateurs temporels. La procédure de décision basée sur les tableaux pour ATL est une méthode constructive pour tester la satisfiabilité d'une spécification donnée. Elle est constructive dans le sens qu'il est possible d'extraire un modèle depuis le tableau obtenu, lorsque la formule de départ est satisfiable. Dans cette thèse, nous proposons deux procédures de décision basées sur les tableaux pour ATL+ and ATL*, ainsi qu'une implémentation de ces procédures. Notre procédure est correcte, complète et optimale. En effet, nos deux procédures s'exécutent en 2Exptime. A notre connaissance, notre implémentation est le premier exécutable pour décider la satisfiabilité des formules ATL et ATL*. En perspective de cette thèse, nous discutons de la possibilité d'améliorer l'extraction de modèles depuis les tableaux pour ATL, ATL+ and ATL*. Nous aimerions obtenir à la fin des modèles relativement petits.

Mots clés: Alternating-time temporal logic; ATL; Satisfiability; Tableaux; Automated theorem prover

Mots clés: Tableaux; Intelligence artificielle répartie; Logique temporelle

Domaines: Informatique et langage [cs.CL]; Logique en informatique [cs.LO]

Amélie David. Towards Synthesizing Open Systems: Tableaux For Multi-Agent Temporal Logics. Computation and Language [cs.CL]. Université Paris-Saclay; Université d'Evry-Val-d'Essonne, 2015. English. ⟨NNT : 2015SACLE020⟩. ⟨tel-01764394⟩