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P0 GPU-Accelerated Belief Propagation for Program Analysis

GPU 加速的信念传播程序分析
ASE Proceedings of the 41st IEEE/ACM International Conference on Automated Software Engineering2026匹配度 8/10 · 论文提出 GPU 加速的信念传播(BP)框架用于程序分析,直接对应“贝叶斯程序分析”方向,并强调灵活更新策略、可扩展性与工程实现,与研究者关注的理论+工程落地和问题驱动工作相符。但它未涉及 LLM/Agent 与静态分析的交叉,因此不是当前全部核心问题的正中。引用 1 inbox
Haoyu Feng, Xin Zhang
crossref: 2026-10-09

AI 速览

一句话:提出 FastLBP,一个支持灵活更新策略与局部结构的 GPU 加速信念传播框架,用于大规模程序分析。

信念传播(BP)是概率图模型中广泛使用的近似推断算法,但用于大规模程序分析时计算开销极大。现有 GPU 方案难以支持程序分析所需的灵活更新策略,也未将逻辑约束与 GPU 加速结合,在通用性与效率上均受限。本文提出 FastLBP:给出统一表示以刻画程序分析所需的各类更新策略,并设计依赖分析算法以实现并行执行;同时在 GPU 上实现带局部结构的 BP,将每条消息的计算分配给单个线程,并采用内存高效的消息表示。在 SmartFL 与 Bingo 上的实验表明,FastLBP 相较 CPU 方法分别取得平均 17.42× 与 2.82× 加速,在 SmartFL 上相较已有 GPU 方法加速 6.14×,且保持精度不变;它还支持现有 GPU 方法无法支持的更新策略,展现出更强的通用性。

问题
信念传播用于大规模程序分析时计算代价高昂,而现有 GPU 实现既无法支持程序分析所需的灵活更新策略,也未将逻辑约束纳入 GPU 加速,导致通用性与效率难以兼顾。
方法
提出 FastLBP:用统一表示描述各类更新策略,并通过依赖分析暴露可并行性;在 GPU 上以单线程负责一条消息计算的粒度实现带局部结构的 BP,并使用内存高效的消息表示。
评估
在程序分析任务 SmartFL 与 Bingo 上与 CPU 基线及已有 GPU 方法对比,FastLBP 分别取得平均 17.42×、2.82× 与 6.14× 的加速,同时保持精度,并支持基线无法支持的更新策略。
原文摘要(Abstract)

Belief Propagation (BP) is a widely used approximate inference algorithm in probabilistic graphical models (PGMs), but it is computationally expensive when applied to large-scale program analysis. Existing GPU-based approaches are unable to support flexible update strategies and have yet to integrate logical constraints with GPU acceleration, leading to challenges in both generality and efficiency. We present FastLBP, a GPU-accelerated BP framework for program analysis. We propose a unified representation for specifying flexible update strategies required in program analysis, along with a dependency analysis algorithm to enable parallel execution. Furthermore, we implement BP with local structures on GPUs by assigning individual threads to message computations and utilizing a memory-efficient representation. Experiments on SmartFL and Bingo show that FastLBP achieves average speedups of 17.42× and 2.82× over CPU-based approaches on SmartFL and Bingo, respectively, and 6.14× over the GPU-based approach on SmartFL, while preserving accuracy. Moreover, FastLBP supports update strategies that existing GPU-based approaches cannot support, demonstrating its improved generality for real-world program analysis.

链接与引用

DOI 原文 · arXiv ·

BibTeX
@inproceedings{paperbot12479,
  title = {GPU-Accelerated Belief Propagation for Program Analysis},
  author = {Haoyu Feng and Xin Zhang},
  booktitle = {ASE},
  year = {2026},
  doi = {10.1145/3832783.3834444}
}