Due to their quantitative nature, probabilistic programs pose non-trivial challenges for designing compositional and efficient program analyses. Many analyses for probabilistic programs rely on iterative approximation. This article presents an interprocedural dataflow-analysis framework, called NPA-PMA, for designing and implementing (partially) non-iterative program analyses of probabilistic programs with unstructured control-flow, nondeterminism, and general recursion. NPA-PMA is based on Newtonian Program Analysis (NPA), a generalization of Newton's method to solve equation systems over semirings. The key challenge for developing NPA-PMA is to handle multiple kinds of confluences in both the algebraic structures that specify analyses and the equation systems that encode control flow: semirings support a single confluence operation, whereas NPA-PMA involves three confluence operations (conditional, probabilistic, and nondeterministic). Our work introduces $\omega$-continuous pre-Markov algebras ($\omega$PMAs) to factor out common parts of different analyses; adopts regular infinite-tree expressions to encode program-execution paths in control-flow hyper-graphs; and presents a linearization method that makes Newton's method applicable to the setting of regular-infinite-tree equations over $\omega$PMAs. NPA-PMA allows analyses to supply a non-iterative strategy to solve linearized equations. Our experimental evaluation demonstrates that (i) NPA-PMA holds considerable promise for outperforming Kleene iteration, and (ii) provides great generality for designing program analyses.


翻译:由于概率程序的定量特性,为其设计组合式且高效的程序分析面临重大挑战。许多概率程序的分析方法依赖于迭代近似。本文提出一种名为NPA-PMA的框架,用于设计和实现面向非结构化控制流、非确定性及一般递归的概率程序的(部分)非迭代程序分析。NPA-PMA基于牛顿式程序分析(NPA),该方法将牛顿法推广至半环上的方程系统求解。开发NPA-PMA的关键挑战在于处理分析所依据的代数结构及编码控制流的方程系统中的多种汇合操作:半环仅支持单种汇合操作,而NPA-PMA涉及三种汇合操作(条件型、概率型和非确定型)。本文引入$\omega$-连续前马尔可夫代数($\omega$PMAs)以抽象不同分析的共性;采用正则无穷树表达式编码控制流超图中的程序执行路径;并提出一种线性化方法,使牛顿法适用于$\omega$PMA上的正则无穷树方程系统。NPA-PMA允许分析提供非迭代策略以求解线性化方程。实验评估表明:(i)NPA-PMA在超越Kleene迭代方面具有显著潜力;(ii)该框架为设计程序分析提供了高度的通用性。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月25日
Domain Representation for Knowledge Graph Embedding
Arxiv
14+阅读 · 2019年9月11日
Arxiv
19+阅读 · 2019年4月5日
Arxiv
18+阅读 · 2019年3月28日
VIP会员
最新内容
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
5+阅读 · 今天7:44
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:28
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:18
军事欺骗:供作战战术指挥官使用的工具
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:03
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
6+阅读 · 6月23日
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
10+阅读 · 6月23日
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
5+阅读 · 6月23日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员