[论文解读] Evolving Algebras 1993: Lipari Guide

Yuri Gurevich|arXiv (Cornell University)|Aug 19, 2018

Logic, programming, and type systems参考文献 9被引用 550

一句话总结

关于 evolveing algebras (ealgebras) 的全面指南，详述静态代数、顺序、非确定性、并行和分布式模型，以及更新规则的语法与语义，以及导入元素。

ABSTRACT

Computation models and specification methods seem to be worlds apart. The project on abstract state machines (in short ASMs, also known as evolving algebras) started as an attempt to bridge the gap by improving on Turing's thesis. We sought more versatile machines which would be able to step-for-step simulate arbitrary algorithms on their natural abstraction levels. The ASM thesis asserts that ASMs are such versatile machines. The guide provides the definitions of sequential, parallel and distributed ASMs.

研究动机与目标

• 呈现静态代数框架以及状态的更新机制。
• 引入具规则基础迁移语义的 sequential evolving algebras。
• 将模型扩展到 nondeterministic、并行和分布式变体。
• 通过 Reserve universe 和 import 构造解释导入新元素。
• 讨论程序、运行、外部函数以及与环境的交互。

提出的方法

• 将静态代数定义为带部分函数的多排序结构。
• 引入更新集合以及对触发更新的保持一致性/序列化规则。
• 给出基本迁移规则：更新指令、序列和条件构造。
• 引入 Reserve 和 import 构造用于向宇宙中添加新元素。
• 扩展到 nondeterministic 和基于选择的变体；讨论外部函数以及实时/分布式方面。

实验结果

研究问题

• RQ1 静态和 evolving algebras 如何在不同抽象层次上建模计算与规范？
• RQ2 如何形式化更新、守卫和导入以模拟算法与系统？
• RQ3 顺序、非确定性、并行和分布式 ealgebras 的语义是什么？
• RQ4 如何将环境和外部输入纳入运行和程序？
• RQ5 哪些约束（一致性 vs. 非确定性）支配更新触发和状态演变？

主要发现

• 提供一个将静态代数、更新和迁移规则统一的形式化框架。
• 展示如何触发一致的更新集合并通过保守确定性处理不一致的更新。
• 引入基于 Reserve 的元素导入机制，开启动态状态扩展。
• 将 ealgebras 扩展到非确定性和基于选择的设置，以及并行/分布式环境。
• 澄清程序/运行的概念以及外部函数在建模环境中的作用。