29、自动验证与系统识别工具：FPGAs 模型验证与 AutoKoopman 工具

自动验证与系统识别工具：FPGAs 模型验证与 AutoKoopman 工具

1. FPGAs 上高级可执行模型的自动验证

在 FPGAs（现场可编程门阵列）上运行的高级可执行模型的自动验证具有重要意义。通过逻辑标记的有限状态机，可以对系统行为进行建模。FPGAs 提供的并行性能够被有效利用，同时不会危及执行环的原子性。利用 FPGA 架构上状态的确定性、时钟同步执行，可以实现快照行为。

1.1 验证的可行性与方法

可以自动创建 Kripke 结构，这些结构可使用标准的模型检查工具进行利用。并且，能够对这些 Kripke 结构进行优化，显著减少系统验证所需的状态空间。直接在 FPGA 上创建 Kripke 结构，不仅能确保语义的一致性，还能极大地提高在硬件中创建这些结构的速度，相比在微处理器上运行的软件有明显优势。

1.2 验证流程

graph LR
    A[系统行为建模] --> B[创建 Kripke 结构]
    B --> C[优化 Kripke 结构]
    C --> D[系统验证]

2. AutoKoopman 工具介绍

2.1 背景与目标

识别能代表系统动态行为的模型是科学和工程领域的核心挑战。Koopman 算子理论为解决这一问题提供了有用的视角，它能将非线性系统等效表示为高维线性系统，从而利用强大的线性系统分析方法。然而，Koopman 算子线性化的主要缺点是，所得模型的质量严重依赖于超参数（如可观测变量的数量）的正确调整。AutoKoop