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Logic and Automata over Sequences with Data

Description du projet

De nouveaux modèles logiques/automatiques décidables facilitant le raisonnement des données complexes

La théorie du langage formel définit un langage avec des chaînes de symboles dans un «alphabet» fini. La restriction des alphabets finis a entravé son application en informatique théorique dans des domaines importants tels que l’ensemble infini des nombres entiers et l’ensemble des chaînes de caractères. Les automates, des «machines» mathématiques abstraites qui exécutent une fonction en suivant automatiquement une séquence prédéfinie d’opérations, ont fait l’objet d’études approfondies, mais se heurtent à l’«indécidabilité» (incapacité à déterminer la réponse) lorsqu’ils sont soumis à des raisonnements autres que ceux portant sur les données les plus simples. Le projet LASD, financé par le Conseil européen de la recherche, souhaite surmonter cet obstacle en identifiant de nouveaux modèles logiques/automatiques décidables pour les langages de données qui permettent de raisonner sur des données complexes, et en développant des algorithmes efficaces pour les analyser.

Objectif

Formal language theory is indisputably one of the most successful theories in theoretical computer science with many applications in such fields as formal verification, programming languages, and databases, to name a few. Despite this, the standard restriction to finite alphabets has been a limiting factor in the applicability of the theory in various important application domains, wherein sequences with data (i.e. ranging over an infinite domain like the set of integers and the set of strings) naturally arise. This has motivated an extensive study of automata over infinite alphabets in the last three decades, which aims to develop algorithms for analyzing data languages. It was, however, quickly realized that permitting anything but the simplest data reasoning results in undecidability for the most fundamental models in the theory. Given the growing practical needs for tools for reasoning about sequences with data, it is crucial that we break through this undecidability barrier.

The aim of the project is to overcome the current undecidability barrier in extending automata theory over infinite alphabets with complex data reasoning. The first concrete objective is, thus, to identify new decidable logic/automata models for data languages that permit complex data reasoning over various data domains (e.g. integer linear arithmetic, real-closed fields, string constraints, etc.), and to develop efficient algorithms for analyzing them. In addition to making fundamental theoretical contributions in automata theory
over infinite alphabets, I also aim to address the current practical needs for tools for reasoning about sequences.
Thus, the second objective of the project is to transfer new algorithmic insights to the following important application
domains:
(1) querying graph databases, (2) verification of list-manipulating programs, and (3) interpretable machine learning for sequences.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2022-COG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

RHEINLAND-PFALZISCHE TECHNISCHE UNIVERSITAT
Contribution nette de l'UE
€ 1 998 956,00
Adresse
GOTTLIEB DAIMLER STRASSE
67663 Kaiserslautern
Allemagne
Région
Rheinland-Pfalz Rheinhessen-Pfalz Kaiserslautern, Kreisfreie Stadt
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 998 956,00

Bénéficiaires (1)