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Logics and Algorithms for a Unified Theory of Hyperproperties

Descripción del proyecto

Sentar las bases lógicas de la equidad, la privacidad y la explicabilidad

Un reto fundamental en el diseño de sistemas de inteligencia artificial es garantizar que las decisiones tomadas por el sistema reflejen valores sociales como la equidad. Entre las principales preocupaciones figuran también la explicación del proceso de toma de decisiones de la máquina y la protección de los datos personales. El equipo del proyecto HYPER, financiado con fondos europeos, pretende desarrollar un lenguaje de especificación capaz de formalizar matemáticamente conceptos complejos como la equidad, la explicabilidad o la privacidad. Las formalizaciones se basan en hiperpropiedades, una clase de propiedades del sistema mucho más expresivas que las propiedades utilizadas tradicionalmente para caracterizar la corrección y fiabilidad de los programas informáticos. Se desarrollarán nuevos algoritmos de razonamiento lógico, verificación y síntesis de programas.

Objetivo

The central role of information technology in all aspects of our private and professional lives has led to a fundamental change in the type of program properties we care about. Up to now, the focus has been on functional correctness; in the future, requirements that reflect our societal values, like privacy, fairness, The central role of information technology in all aspects of our private and professional lives has led to a fundamental change in the type of program properties we care about. Up to now, the focus has been on functional correctness; in the future, requirements that reflect our societal values, like privacy, fairness, and explainability will be far more important. These properties belong to the class of hyperproperties, which represent sets of sets of execution traces and can therefore specify the relationship between different computations of a reactive system. Previous work has focussed on individual hyperproperties like noninterference or restricted classes such as k-hypersafety; this project sets out to develop a unified theory for general hyperproperties. We will develop a formal specification language and effective algorithms for logical reasoning, verification, and program synthesis. The central idea is to use the type and alternation structure of the logical quantifiers, ranging from classic first-order and second-order quantification to quantifiers over rich data domains and quantitative operators for statistical analysis, as the fundamental structure that partitions the broad concept of hyperproperties into specific property classes; each particular class is then supported by algorithms that provide a uniform solution for all the properties within the class. The project will bring the analysis of hyperproperties to the level of traditional notions of safety and reliability, and provide a rigorous foundation for the debate about standards for privacy, fairness, and explainability that future software-based systems will be measured against.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

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Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) ERC-2021-ADG

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Institución de acogida

CISPA - HELMHOLTZ-ZENTRUM FUR INFORMATIONSSICHERHEIT GGMBH
Aportación neta de la UEn
€ 2 227 500,00
Dirección
STUHLSATZENHAUS 5
66123 SAARBRUCKEN
Alemania
Región
Berlin Berlin Berlin
Tipo de actividad
Research Organisations
Enlaces
Coste total
€ 2 227 500,00

Beneficiarios (1)