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P2 Formalising the Double-Pushout Approach to Graph Transformation

形式化图变换的双推出(DPO)方法
LMCS vol.Volume 20, Issue 42024匹配度 3/10 · 论文属于 Isabelle/HOL 中的形式化验证与图变换理论,和用户关注的“形式化验证”仅有间接关联;但它不涉及 LLM/Agent、静态分析、浮点程序分析或贝叶斯程序分析,也没有工业落地或问题驱动的 benchmark 成分。引用 2 inbox
Robert Söldner, Detlef Plump
crossref: 2026-09-10

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一句话:在 Isabelle/HOL 中形式化双推出图变换基础理论,并机器验证推导唯一性与 Church-Rosser 定理。

本文在 Isabelle/HOL 中为双推出(DPO)图变换的基础理论建立形式化框架。作者定义了图、态射、推出与拉回等核心概念,证明其基本性质,并基于 Rosens(1975)的工作建立推导唯一性,借助 Ehrig 与 Kreowski(1976)的证明验证 Church-Rosser 定理,从而表明该形式化方法的有效性。论文还详细介绍了采用 Isabelle/HOL 的方法论、影响当前版本的关键设计决策,以及在高阶逻辑中应用交互式定理证明器所涉及的技术复杂性,旨在让读者深入理解形式化验证工具在澄清复杂数学概念方面日益重要的作用。

问题
双推出图变换的基础理论(如图、态射、推出/拉回及推导性质)此前缺乏在交互式定理证明器中的机器化形式化。
方法
在 Isabelle/HOL 中定义图、态射、推出与拉回等概念,证明其性质,并据此形式化推导唯一性与 Church-Rosser 定理的经典证明。
评估
通过机器验证 Rosens(1975)的推导唯一性和 Ehrig 与 Kreowski(1976)的 Church-Rosser 定理,展示该形式化框架的有效性与设计决策的合理性。
原文摘要(Abstract)

In this paper, we utilize Isabelle/HOL to develop a formal framework for the basic theory of double-pushout graph transformation. Our work includes defining essential concepts like graphs, morphisms, pushouts, and pullbacks, and demonstrating their properties. We establish the uniqueness of derivations, drawing upon Rosens 1975 research, and verify the Church-Rosser theorem using Ehrigs and Kreowskis 1976 proof, thereby demonstrating the effectiveness of our formalisation approach. The paper details our methodology in employing Isabelle/HOL, including key design decisions that shaped the current iteration. We explore the technical complexities involved in applying higher-order logic, aiming to give readers an insightful perspective into the engaging aspects of working with an Interactive Theorem Prover. This work emphasizes the increasing importance of formal verification tools in clarifying complex mathematical concepts.

链接与引用

DOI 原文 · PDF(开放获取) ·

BibTeX
@article{paperbot2716,
  title = {Formalising the Double-Pushout Approach to Graph Transformation},
  author = {Robert Söldner and Detlef Plump},
  journal = {Logical Methods in Computer Science},
  volume = {Volume 20, Issue 4},
  year = {2024},
  doi = {10.46298/lmcs-20(4:3)2024}
}