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P2 Lower Bounds for Possibly Divergent Probabilistic Programs

可能发散的概率程序的下界
OOPSLA 7(OOPSLA1)2023匹配度 4/10 · 论文属于概率程序的形式验证,与用户关注的静态分析/形式化验证有方法论上的邻近性;但未涉及 LLM/Agent,也不是浮点程序分析或贝叶斯程序分析与 LLM 的交叉,因此仅与较宽泛的 PL 方向相关。引用 14 inbox
Shenghua Feng, Mingshuai Chen, Han Su, Benjamin Lucien Kaminski, Joost-Pieter Katoen, Naijun Zhan
crossref: 2026-09-10

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一句话:提出不依赖几乎必然终止的新证明规则,为可能发散的概率程序建立终止概率与期望值的非平凡下界。

概率程序的定量验证通常需要程序几乎必然终止,才能对终止概率、期望值等量给出下界;但许多实际概率程序(如格点上的随机游走)可能发散,现有规则因而失效。本文提出一种新的证明规则,用于验证可能发散的概率程序的下界,突破了现有规则对几乎必然终止性的限制。该规则能够为非平凡的终止概率与期望值建立下界。作者以三维格点随机游走等经典的可能发散概率循环说明方法的适用性。该工作为可能发散的概率循环的定量推理提供了通用而有效的验证手段。

问题
现有验证概率程序下界的证明规则要求程序几乎必然终止,无法处理可能发散的循环,因而难以给出非平凡的终止概率与期望值下界。
方法
提出一个新的证明规则,在不假设几乎必然终止的前提下,直接对可能发散的概率程序推导下界。
评估
以三维格点随机游走等可能发散的概率循环为例,展示该规则能为终止概率和期望值建立非平凡下界。
原文摘要(Abstract)

We present a new proof rule for verifying lower bounds on quantities of probabilistic programs. Our proof rule is not confined to almost-surely terminating programs -- as is the case for existing rules -- and can be used to establish non-trivial lower bounds on, e.g., termination probabilities and expected values, for possibly divergent probabilistic loops, e.g., the well-known three-dimensional random walk on a lattice.

链接与引用

DOI 原文 · PDF(开放获取) ·

BibTeX
@article{paperbot2044,
  title = {Lower Bounds for Possibly Divergent Probabilistic Programs},
  author = {Shenghua Feng and Mingshuai Chen and Han Su and Benjamin Lucien Kaminski and Joost-Pieter Katoen and Naijun Zhan},
  journal = {Proceedings of the ACM on Programming Languages},
  volume = {7},
  number = {OOPSLA1},
  year = {2023},
  doi = {10.1145/3586051}
}