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Non-linear Existential Arithmetic Theories

Descrizione del progetto

Algoritmi per teorie aritmetiche non lineari fondamentali

Nel campo dell’informatica, le teorie aritmetiche sono fondamentali per affrontare problemi complessi, in particolare per quanto riguarda la teoria del modulo della soddisfacibilità e l’analisi statica; ciononostante, queste teorie spesso prevedono l’impiego di algoritmi radicati in principi matematici. Problemi come l’indecidibilità nei problemi che coinvolgono la moltiplicazione complicano lo sviluppo di soluzioni efficaci, per cui risulta urgente la necessità di migliorare gli algoritmi in grado di gestire operazioni aritmetiche non lineari. Sostenuto dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto NEAT si concentrerà sugli operatori non lineari di esponenziazione e divisibilità. Sfruttando un approccio multidisciplinare che comprende la teoria degli automi, la combinatoria e la teoria dei numeri, NEAT punta a sviluppare solidi algoritmi in grado di ampliare le capacità dei risolutori e degli strumenti di ottimizzazione nell’ambito della teoria del modulo della soddisfacibilità.

Obiettivo

Arithmetic theories are logical theories about systems of numbers that found important applications in several areas of computer science. For instance, those theories have a fundamental role in Satisfiability Modulo Theory (SMT), abstract interpretation and symbolic execution, the three most prominent algorithmic techniques to type check or bug test programs against rich specification languages. In optimisation, Integer Linear Programming offers a general framework to model many scheduling, planning and network problems using linear integer arithmetic. In Theoretical Computer Science, several computational problems stemming from formal logic and automata theory require arithmetic theories procedures to be solved.

Arithmetic theories are simple to describe, but their algorithms are based on profound mathematical theories. The goal of this proposal is to achieve a major advance in algorithms for decision and optimisation problems of existential arithmetic theories featuring the non-linear operators of exponentiation and divisibility. We choose to focus on these two operators for both theoretical and practical reasons. On the theory side, whereas multiplication often causes decidability issues (see e.g. the undecidability of Hilbert’s 10th problem), exponentiation and divisibility are much more algorithmically robust. On the practical side, these two non-linear operators have recently found several applications in the aforementioned areas of computer science.

To achieve our goal, our methodology combines several areas of mathematics and theoretical computer science: automata theory, combinatorics, non-convex geometry, model theory and number theory. While the content of the proposal is foundational in nature, the long-term goal is for algorithms developed during the project to serve as a basis to expand the capabilities of SMT solvers, static analysers and optimization tools, making them able to handle very expressive languages of arithmetic.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2023-PF-01

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Coordinatore

FUNDACION IMDEA SOFTWARE
Contributo netto dell'UE
€ 181 152,96
Indirizzo
CAMPUS DE MONTEGANCEDO SN
28223 Pozuelo De Alarcon
Spagna
Regione
Comunidad de Madrid Comunidad de Madrid Madrid
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato