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P1 Equivalence Checking of ML GPU Kernels

ML GPU 内核的等价性检查
OOPSLA 10(OOPSLA2)2026匹配度 7/10 · 该论文将形式化等价性验证应用于 ML GPU 内核,属于 PL→AI 中“在 ML 系统中应用程序分析/验证”的方向,并涉及对 LLM 生成内核的正确性保障;但未聚焦 Agentic 程序、静态分析或浮点程序分析与 LLM 的深度交叉,因此匹配度较高但非核心。引用 1 inbox
Benjamin Driscoll, Kshitij Dubey, Anjiang Wei, Neeraj Kayal, Rahul Sharma, Alex Aiken
crossref: 2026-10-02

AI 速览

一句话:提出首个 GPU 内核等价性检查器,形式化验证手工、LLM 与编译器优化的 ML 内核正确性。

深度学习与大语言模型推动大量 GPU 内核执行,这些内核成为激进优化的目标;近期用 LLM 生成的 GPU 内核缺乏形式化保证。本文提出首个 GPU 内核等价性检查器,用于形式化验证手工、LLM 与编译器优化的机器学习内核的正确性。作者证明该检查器是可靠的(sound),并且对一类定义良好、涵盖许多实际程序的 GPU 内核是完备的(complete)。其实现 VOLTA 能够验证卷积、矩阵乘法以及多种注意力机制等 ML 计算。

问题
GPU 内核被手工、编译器或 LLM 激进优化后,其与原始语义的等价性缺乏形式化保证,现有方法无法验证。
方法
设计并实现首个 GPU 内核等价性检查器 VOLTA,给出可靠性证明,并证明其在一类定义良好且涵盖众多实际程序的 GPU 内核上是完备的。
评估
用 VOLTA 验证了卷积、矩阵乘法以及多种注意力机制等 ML 计算,覆盖手工、LLM 与编译器优化的内核。
原文摘要(Abstract)

With the rapid progress of deep learning and large language models (LLMs), companies spend enormous sums executing GPU kernels. These kernels have become prime targets for aggressive optimization. Recent efforts increasingly leverage LLMs to generate GPU kernels, but make no formal guarantees about the generated kernels. We present the first equivalence checker for GPU kernels and use it to formally verify the correctness of machine learning (ML) kernels optimized by hand, by LLM, and by compiler. We show that our equivalence checker is sound and, for a well-defined class of GPU kernels which includes many programs of interest, complete. Our implementation, VOLTA, can verify ML computations such as convolutions, matrix multiplications, and various attention mechanisms.

链接与引用

DOI 原文 · PDF(开放获取) ·

BibTeX
@article{paperbot12095,
  title = {Equivalence Checking of ML GPU Kernels},
  author = {Benjamin Driscoll and Kshitij Dubey and Anjiang Wei and Neeraj Kayal and Rahul Sharma and Alex Aiken},
  journal = {Proceedings of the ACM on Programming Languages},
  volume = {10},
  number = {OOPSLA2},
  year = {2026},
  doi = {10.1145/3839470}
}