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P2 Trace Refinement in Labelled Markov Decision Processes

带标签马尔可夫决策过程中的迹精化
LMCS vol.Volume 16, Issue 22020匹配度 2/10 · 该论文研究带标签 MDP 的迹精化可判定性与复杂度,属于形式语义/概率系统的理论工作,与用户当前关注的 LLM/Agent 与静态分析、浮点程序分析、贝叶斯程序分析及其与 LLM 的交叉均无直接关联;仅在形式化验证/概率模型这一宽泛方向上有一点边缘联系。引用 12 inbox
Nathanaël Fijalkow, Stefan Kiefer, Mahsa Shirmohammadi
dblp: 2026-09-10crossref: 2026-09-10arxiv: 2026-09-10

AI 速览

一句话:研究了带标签 MDP 间迹精化问题的可判定性,证明第二 MDP 为马尔可夫链时多项式时间可判定,一般情形不可判定。

本文研究带标签马尔可夫决策过程(MDP)之间的迹精化问题:给定两个带标签 MDP,问是否对第一个 MDP 的每条策略,都存在第二个 MDP 的一条策略,使得两者诱导的带标签马尔可夫链迹等价。作者利用关于状态分布之间一种新的双模拟概念,证明了当第二个 MDP 是马尔可夫链时该问题可在多项式时间内判定;但一般迹精化问题不可判定,即使第一个 MDP 是马尔可夫链也不例外。这一结果解决了 2008 年提出的开放问题。论文还进一步考察了将策略限制为无记忆策略时该问题的可判定性与复杂度。

问题
给定两个带标签 MDP,判定是否第一个 MDP 的任意策略都能被第二个 MDP 的某条策略在迹等价意义下精化。
方法
通过引入状态分布之间的一种双模拟概念并分析其性质,给出第二 MDP 为马尔可夫链时的多项式时间算法,并用不可判定性证明处理一般情形。
评估
对第二 MDP 为马尔可夫链、一般 MDP 以及策略限制为无记忆策略等情形,分析迹精化问题的可判定性与复杂度。
原文摘要(Abstract)

Given two labelled Markov decision processes (MDPs), the trace-refinement problem asks whether for all strategies of the first MDP there exists a strategy of the second MDP such that the induced labelled Markov chains are trace-equivalent. We show that this problem is decidable in polynomial time if the second MDP is a Markov chain. The algorithm is based on new results on a particular notion of bisimulation between distributions over the states. However, we show that the general trace-refinement problem is undecidable, even if the first MDP is a Markov chain. Decidability of those problems was stated as open in 2008. We further study the decidability and complexity of the trace-refinement problem provided that the strategies are restricted to be memoryless.

链接与引用

DOI 原文 · arXiv · PDF(开放获取) · DBLP

BibTeX
@article{FijalkowKS16,
  title = {Trace Refinement in Labelled Markov Decision Processes},
  author = {Nathanaël Fijalkow and Stefan Kiefer and Mahsa Shirmohammadi},
  journal = {Logical Methods in Computer Science},
  volume = {Volume 16, Issue 2},
  year = {2020},
  doi = {10.23638/lmcs-16(2:10)2020}
}