Formal verification of neuro-symbolic cyber-physical systems, such as drones, medical devices and robots, is complicated. Neural components must be trained to be optimal with respect to the available data as well as the safety specifications, and then verified using specialised solvers. Symbolic models of the "cyber" and "physical" behaviour of the system must be constructed and verified in interactive theorem provers (ITPs), often requiring mature mathematical libraries to reason about the interplay of discrete and continuous dynamics, preferably obtaining infinite time-horizon guarantees. Finally, the results of the two already challenging verification tasks need to be integrated into a single proof in a coherent and consistent way, whilst preserving deployability of the resulting model. In this paper we present a compositional methodology for constructing such proofs. The Vehicle framework provides a functional, domain-specific language for specifying, training, and verifying neural components. We extend Vehicle to allow integration with any ITP with minimal effort. First, we describe how Vehicle's standard bidirectional type checker can be reused to transpile neural specifications into an intermediate representation targeting multiple theorem provers. Second, we integrate Vehicle with Rocq, Isabelle/HOL, Agda and the industrial prover Imandra; and showcase a generic infinite time-horizon safety proof of a discrete cyber-physical system with a neural network controller in each ITP. Finally, we use the Mathematical Components libraries in Rocq to verify infinite time-horizon safety of a medical device, modelled as a continuous cyber-physical system with a neural controller. To our knowledge, this is the first result of this kind in a general purpose ITP; and a result that was only feasible thanks to the compositionality provided by Vehicle's functional interface.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

“推荐系统”加上“图神经网络”
机器学习与推荐算法
12+阅读 · 2020年3月23日
论文浅尝 | Improved Neural Relation Detection for KBQA
开放知识图谱
13+阅读 · 2018年1月21日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
37+阅读 · 2021年2月10日
VIP会员
相关主题
最新内容
受限仓库多智能体取送中的动态安全等待点选择
《国防技术管理》印度智库报告最新45页
专知会员服务
3+阅读 · 8月28日
《美陆军最新条令:保障行动》
专知会员服务
4+阅读 · 8月28日
算法战场:人工智能如何重新定义军事力量
专知会员服务
6+阅读 · 8月28日
《北约联邦式电子战云架构》
专知会员服务
6+阅读 · 8月27日
《美陆军野战手册:空域管理战术》
专知会员服务
10+阅读 · 8月27日
相关VIP内容
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员