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P2 Model-guided synthesis of inductive lemmas for FOL with least fixpoints

面向带最小不动点一阶逻辑的模型引导归纳引理合成
OOPSLA 6(OOPSLA2)2022匹配度 4/10 · 论文属于程序验证/程序合成,研究 FO+lfp 中归纳引理的模型引导合成,与形式化验证有间接关联;但它不涉及 LLM/Agent、浮点程序分析或贝叶斯程序分析,也未面向 ML/Agentic 程序或工业落地案例,因此与当前核心研究方向匹配有限。引用 11 inbox
Adithya Murali, Lucas Peña, Eion Blanchard, Christof Löding, P. Madhusudan
crossref: 2026-09-10

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一句话:提出用有限一阶模型作为反例引导,合成带最小不动点一阶逻辑中的归纳引理以证明公式有效性。

递归定义的链式数据结构及其性质常可用带最小不动点定义的一阶逻辑(FO+lfp)与背景理论自然表达,但该逻辑不存在完备证明过程,证明往往需要人工发现归纳引理。本文提出一种模型引导的归纳假设合成方法:将若干有限一阶模型作为反例,用来捕捉公式的不可证明性与无效性,并以此引导归纳引理的搜索。作者实现了相应过程,并在大量需要归纳证明的堆数据结构定理上进行了广泛评估,实验结果展示了该方法的有效性。

问题
如何在带最小不动点定义的一阶逻辑(FO+lfp)中自动证明递归堆数据结构性质,该逻辑不存在完备证明过程且通常需要归纳引理。
方法
利用若干有限一阶模型作为反例,捕捉公式不可证明或无效的信息,并以此模型引导搜索和合成归纳假设/引理。
评估
实现原型系统,并在涉及堆数据结构、需要归纳证明的定理集合上进行广泛实验,以验证方法有效性。
原文摘要(Abstract)

Recursively defined linked data structures embedded in a pointer-based heap and their properties are naturally expressed in pure first-order logic with least fixpoint definitions (FO+lfp) with background theories. Such logics, unlike pure first-order logic, do not admit even complete procedures. In this paper, we undertake a novel approach for synthesizing inductive hypotheses to prove validity in this logic. The idea is to utilize several kinds of finite first-order models as counterexamples that capture the non-provability and invalidity of formulas to guide the search for inductive hypotheses. We implement our procedures and evaluate them extensively over theorems involving heap data structures that require inductive proofs and demonstrate the effectiveness of our methodology.

链接与引用

DOI 原文 · PDF(开放获取) ·

BibTeX
@article{paperbot1437,
  title = {Model-guided synthesis of inductive lemmas for FOL with least fixpoints},
  author = {Adithya Murali and Lucas Peña and Eion Blanchard and Christof Löding and P. Madhusudan},
  journal = {Proceedings of the ACM on Programming Languages},
  volume = {6},
  number = {OOPSLA2},
  year = {2022},
  doi = {10.1145/3563354}
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