4、模型检查中的局部搜索技术解析

模型检查中的局部搜索技术解析

1. 引言

近年来，模型检查技术的能力有了巨大提升，这一方面得益于更强大的计算机，另一方面得益于诸如 SAT 检查、偏序约简和状态空间压缩等改进算法。然而，对于大型有限自动机的状态搜索，以测试每个可达状态是否令人满意，仍然是一项必要的基本功能。

FDR 作为 CSP 的精化检查器，在证明属性（即不存在反例）方面，比一些 SAT 检查模型更快。即使在查找反例时，FDR 的深度优先搜索（DFS）模式也具有很强的竞争力。

并行系统的状态空间通常会随着并行组件数量的增加呈指数级增长，并且会随着定义系统所使用类型的大小迅速增长。这导致许多使用 FDR 运行的示例要么耗时极短，要么超出了计算能力范围。我们要研究的是介于这两个极端之间的情况，例如将特定运行的工作分配到多个 CPU 上，或者需要存储的状态数量超过计算机快速内存的限制，甚至两者兼而有之。

在可预见的未来，对能够尽可能快速处理大型系统的工具的需求将持续存在。接下来，我们将探讨显式搜索状态空间的模型检查技术是如何随时间演变的，以及它如何受到过去二十年来计算技术发展的影响。虽然计算技术的发展极大地提升了 FDR 等方法的能力，但数据移动速度，特别是在磁盘等后备存储设备上的数据移动速度，并没有像处理能力那样快速发展。因此，对能够最小化和优化数据移动需求的搜索算法的需求逐渐增加。我们将工具在占用超过快速内存可用空间时的速度变化称为减速因子，1 表示没有减速，2 表示速度减半，依此类推。

本文提出的技术有望显著改善这个减速因子。目前，这些方法仅实现了相对原始和实验性的版本，我们引入的启发式方法的相对重要性和有效性还需要更多的工作来明确。局部搜索的主要概念由第一作者提出，并在