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P1 Safe couplings: coupled refinement types

安全耦合:耦合式精化类型
ICFP 6(ICFP)2022匹配度 5/10 · 该论文用精化类型(Liquid Haskell)对概率计算的关系性质进行形式化验证,并验证了 TD 强化学习与 SGD 两种机器学习实现,属于将 PL/形式化方法应用于 ML 系统的方向,理论与工程兼具,符合用户偏好。但它聚焦于概率耦合的类型系统而非静态分析,且完全不涉及 LLM/Agentic、浮点程序分析或贝叶斯程序分析等核心交叉点。引用 6 inbox
Elizaveta Vasilenko, Niki Vazou, Gilles Barthe
crossref: 2026-09-10

AI 速览

一句话:受概率耦合启发扩展精化类型,在 Liquid Haskell 中验证概率计算的关系性质与机器学习实现。

论文研究如何为概率计算的关系性质提供类型化推理。作者受概率耦合启发,扩展精化类型,使其能表达并验证诸如期望敏感度等性质:两个概率计算输出之间的距离可由输入距离控制。作者在 Liquid Haskell 的类型系统中实现这些机制,并用其形式验证两个经典机器学习算法的 Haskell 实现:时序差分(TD)强化学习和随机梯度下降(SGD)。此外,作者为离散分布形式化系统的一个片段,并相对于集合论语义证明其可靠性。该工作将耦合推理与精化类型结合,支持对概率程序进行模块化、可机检的验证。

问题
如何用精化类型推理概率计算的关系性质,特别是期望敏感度等需要比较两个概率计算输出的性质。
方法
受概率耦合启发,在精化类型中加入耦合式机制,并在 Liquid Haskell 中实现;同时为离散分布形式化系统片段并证明相对集合论语义的可靠性。
评估
通过验证时序差分(TD)强化学习与随机梯度下降(SGD)的 Haskell 实现来展示可用性,并给出离散分布片段的可靠性证明。
原文摘要(Abstract)

We enhance refinement types with mechanisms to reason about relational properties of probabilistic computations. Our mechanisms, which are inspired from probabilistic couplings, are applicable to a rich set of probabilistic properties, including expected sensitivity, which ensures that the distance between outputs of two probabilistic computations can be controlled from the distance between their inputs. We implement our mechanisms in the type system of Liquid Haskell and we use them to formally verify Haskell implementations of two classic machine learning algorithms: Temporal Difference (TD) reinforcement learning and stochastic gradient descent (SGD). We formalize a fragment of our system for discrete distributions and we prove soundness with respect to a set-theoretical semantics.

链接与引用

DOI 原文 · PDF(开放获取) ·

BibTeX
@article{paperbot1485,
  title = {Safe couplings: coupled refinement types},
  author = {Elizaveta Vasilenko and Niki Vazou and Gilles Barthe},
  journal = {Proceedings of the ACM on Programming Languages},
  volume = {6},
  number = {ICFP},
  year = {2022},
  doi = {10.1145/3547643}
}