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Challenging Problems in Infinite-State Systems

Projektbeschreibung

Schnelle Algorithmen für Problemstellungen mit unteren Schranken in Systemen mit unendlich vielen Zuständen

Das EU-finanzierte Projekt INFSYS zielt darauf ab, Lösungen für schwierige Fragen in Bezug auf Computermodelle zu finden, die als Systeme mit unendlich vielen Zuständen bezeichnet werden. Dabei konzentriert sich das Projekt auf drei zentrale Probleme. Beim ersten geht es um die Erreichbarkeit in Petri-Netzen und Vektoradditionssystemen. Die Studie könnte zur Entwicklung schnellerer Algorithmen führen, die für ein gegebenes System mit definiertem Ausgangszustand und einer definierten Menge verfügbarer Übergänge die Frage beantworten könnten, ob ein bestimmter Endzustand erreicht werden kann. Die anderen beiden Probleme, auf die INFSYS eingehen wird, sind die Trennung in der Automatentheorie und die Eindeutigkeit in einfachen Modellen.

Ziel

Investigation of infinite state systems is an active field since the early days of computer science.
Despite of decades of research the most fundamental questions are not understood well
even for basic models using only counters or a stack.
The aim of the project is to provide solutions of the most challenging problems in the area.

The goals of the project are grouped in three tasks:
- The first goal in concerned with the reachability problem in Petri nets or Vector Addition Systems (VASes),
a classical problem of fundamental importance. Recently, in a breakthrough paper (awarded the Best Paper
Award at STOC 2019) with co-authors we have improved the lower bound for this problem from \expspace to \tower-hardness.
The main goal of this task is to establish exact complexity of the reachability problem.
- The second task focuses on separability problems, which ask about existence of simple classifiers.
The first main goal in this task is to prove decidability of an important problem of regular separability for languages of VASes, i.e.
the question whether for two given VAS languages there is a regular language including one of them and disjoint
from the other one.
Second main goal is to solve the word separating problem, namely to decide whether for each two words of length $n$
there exists a DFA with logarithmic number of states recognizing exactly one of them.
- Without doubt the role of nondeterminism is a key question in theoretical computer science.
The goal of this task is to study the related notion of unambiguity, which has very interesting properties, but
is much less understood. My plan is to study unambiguity in simple models.
The main goal here is to understand the complexity of the universality problem
of unambiguous variants of finite automata and their extensions.

Finanzierungsplan

ERC-STG - Starting Grant

Gastgebende Einrichtung

UNIWERSYTET WARSZAWSKI
Netto-EU-Beitrag
€ 1 340 406,00
Adresse
KRAKOWSKIE PRZEDMIESCIE 26/28
00-927 WARSZAWA
Polen

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Region
Makroregion województwo mazowieckie Warszawski stołeczny Miasto Warszawa
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 1 340 406,00

Begünstigte (1)