Analyse de systèmes modulaires à l'aide de techniques d'abstractions hiérarchiques. - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2016

Analysing modular systems with hierarchical abractions.

Analyse de systèmes modulaires à l'aide de techniques d'abstractions hiérarchiques.

Abstract

In this thesis, we are interested in limiting the combinatorial explosion that happens when modelchecking modular systems. We use hierarchical abstraction techniques, which allow one to build an abstraction of a modular system by composing abstractions of his parts, while ensuring that this operation does not change the temporal properties we are interested in. At first, we define the modular regulation networks formalism in order to apply hierarchical abstraction techniques to the study of biological systems. We then use this approach to find the reachable stable states of a multi-cellular model involved in the development of the fruit fly embryo. For this, we use the abstraction called SAFETY which reduces a system while keeping all of its reachable stable states. This is a classical reduction which is quite general in the sens that it also preserves all the safety properties of the model. After this, we define two new reduction operations, which are dependent on the μ-calculus formula we seek to verify on the global system. We also assume that we know the initial state of the module or sub-system to be reduced. Since these reductions must only preserve the value of one formula over the global system, they should be able to return smaller systems than the general ones. While computing these reductions on one module or sub-system, we use partial analysis techniques to test if it contains enough information to conclude about the truth value of the formula on the global system. If it is the case, we can stop the incremental analysis right away; otherwise, this step is still useful for the computation of the reduced subsystem. Finally, we use a prototype to test the first one of our reduction operations on some simple examples. This enables us to observe how big the reductions are as well as getting data in order to tackle the problem of the order of analysis in the future. It is a difficult question and an important one since the hierarchical order in which we build the abstraction has a huge weight on the efficiency of these methods.
Dans cette these, on s’interesse au probleme de l’explosion combinatoire du model-checking sur des systemes modulaires. Les techniques d’abstractions hierarchiques permettent de construire de maniere incrementale une abstraction d’un modele en composant des abstractions de ses parties. Cette operation doit en outre preserver les proprietes d’interet du modele. Dans un premier temps, on definit le formalisme des reseaux de regulation modulaires, dans le but de pouvoir etudier des systemes biologiques en utilisant de l’abstraction hierarchique. On utilise ensuite cette methode pour detecter les etats stables accessibles depuis un etat donne sur un modele multicellulaire intervenant lors du developpement embryonnaire de la drosophile. L’operation d’abstraction SAFETY utilisee preserve l’accessibilite de tous les etats stable. C’est une reduction classique et generique dans le sens ou elle preserve egalement toutes les proprietes de surete d’un systeme. Dans un second temps, on suppose que l’on a connaissance de la formule globale (exprimee en μ-calcul) que l’on veut verifier, ainsi que de l’etat initial du module. On definit alors deux operations de reduction differentes. Ces reductions ont pour seule contrainte de preserver la valeur globale de la formule et il est donc possible d’obtenir des reductions plus importantes qu’avec les methodes generiques (le but reste le meme : reduire la taille d’un module ou d’un sous-systeme donne sans avoir connaissance du reste du systeme). Lors du calcul de cette reduction, on effectue de l’analyse partielle pour determiner si le sous-systeme contient assez d’information pour connaitre la valeur de verite de la formule sur le systeme global. Si c’est le cas, on peut arreter la l’analyse par abstraction hierarchique ; sinon, cette etape est tout de meme utile pour reduire le module. Enfin, on teste la premiere de ces reductions a l’aide d’un prototype sur quelques exemples simples. En plus de constater les coefficients de reduction obtenus, cela permet de fournir des donnees pour s’attaquer par la suite au probleme du meilleur ordre d’analyse hierarchique. C’est en effet un probleme difficile et l’ordre d’analyse a une grande influence sur les performances de ces methodes.
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Dates and versions

tel-01778406 , version 1 (25-04-2018)

Identifiers

  • HAL Id : tel-01778406 , version 1

Cite

Yves-Stan Le Cornec. Analyse de systèmes modulaires à l'aide de techniques d'abstractions hiérarchiques.. Calcul formel [cs.SC]. Université Paris-Saclay; Université d'Evry-Val-d'Essonne, 2016. Français. ⟨NNT : 2016SACLE019⟩. ⟨tel-01778406⟩
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