交替自动机算法：实现实时LTL规范验证与应用

交替自动机检验有限迹的算法及应用是一篇探讨如何在软件运行过程中实时验证时间特性满足线性时间项逻辑（LTL）公式的技术论文。LTL是一种广泛用于描述系统行为的语言，特别在软件模型检查和形式验证中具有重要意义。论文主要贡献了三种基于交替自动机的算法，分别是深度优先搜索（Depth-First Search, DFS）、广度优先搜索（Breadth-First Search, BFS）以及后继遍历（Backward Traversal），它们各自针对不同的情况优化了检查效率。 首先，介绍指出传统的软件模型检查通常是困难且不可行的，因此研究者提出了一种实时监控的方法，即在程序运行时动态检查其是否满足给定的时间规格。这种方法对于确保安全性等关键属性非常有用，因为它能够即时发现违反规范的行为。然而，完全验证所有可能的轨迹是不可能的，因为某些属性可能永远无法通过静态分析确定。 论文的核心部分详细介绍了这三种算法的实现原理和操作方式。每种算法都利用交替自动机对程序执行路径进行遍历，但遍历策略不同。深度优先搜索深入搜索可能的分支，广度优先搜索则更注重全面探索当前层的所有路径，而后继遍历则是从尾部向前推进，寻找潜在的违背。这些算法的设计使得可以在不改变语义的前提下，根据需要调整运行时的检查策略。 作者还提到了研究的资金支持，包括来自国家科学基金会、ARO和ARPA等多个机构的资助，这表明了该领域研究的重要性和广泛认可。此外，论文引用了其他研究如TemporalRover和Java分析算法的应用实例，强调了检测夜间痕迹（即程序执行路径）在商业和航天领域的实际价值。 论文的结构清晰，分为多个部分，包括对LTL语言的介绍、交替自动机的定义，以及算法的详细描述、实验结果和扩展讨论。最后，论文的版权信息显示为开放访问，表明其研究成果可供学术界广泛查阅和使用。 这篇论文为解决软件实时验证问题提供了创新的方法，展示了交替自动机在检查程序执行轨迹上的应用潜力，对于提高软件质量和安全性具有重要的实践意义。