限界模型检测方法及其应用

形式化验证主要是通过精确的分析来证明或证伪硬件或软件系统中一些明确的声明或者性质。形式化验证方法在广义上可以分成两大类：模型检测和定理证明。模型检测由对模型的所有状态和迁移做详尽访问的自动检测机制组成。这种机制是通过对适当的抽象模型进行直接或间接的状态枚举技术来实现的，从而证明模型中存在或者不存在所谓的“瑕疵”状态。定理证明则是运用数学推理和逻辑推论来证明系统的正确性。本文所讨论的就是模型检测方法中的限界模型检测方法及其相关的改进和应用。近些年来，基于可满足性求解（SAT）的限界模型检测方法作为基于BDD的模型检测方法的一种有效的补充，已经有了一定的发展。A. Biere等人最先提出了对于线性时序逻辑公式（LTL）的限界模型检测方法，进而，W.Penczek又提出了对于全局计算树逻辑（ACTL）的限界模型检测方法。由于模型检测方法具有很高的复杂性，因此，其效率问题始终倍受关注。论文第一个方面的重要贡献就体现在提高限界模型检测效率方面的相关研究上。我们对Penczek提出的限界模型检测方法进行了两方面的改进，以提高其求解效率。第一方面的改进是通过改进所需路径条数计算函数，将时序操作符EX和其它时序操作符区分开来，以减少编码时所需的迁移关系和变量数目；第二方面的改进则是采用统一路径编码的方式来简化公式的编码。通过这两方面的改进，公式在最坏情况下的编码复杂度得到了有效的降低。同时，我们还在工具BMV中实现了改进后的方法。随着实时系统的应用日益广泛，在对全局计算树逻辑的限界模型检测方法做了改进，提高了其求解效率以后，我们又将目光转移到了对实时系统的限界模型检测上。如何将限界模型检测方法高效的运用到对实时系统的检测当中成为了本文第二个方面的重要贡献。基于SAT的限界模型检测方法在对实时系统的模型和描述性质的公式进行编码时，需要对时间变量和时钟约束进行布尔编码，由于时间的连续性和不确定性，使得在对它进行布尔编码时，往往会相当的复杂，不仅耗费大量的时间，而且还不利于SAT的求解，即使是使用改进后的限界模型检测方法，整个验证过程的效率还是很低。所以，在对实时系统进行限界模型检测方面，我们转而考虑采用基于可满足性模块理论（SMT）的方法来对实时系统的模型和描述性质的公式进行编码。由于SMT可以直接处理基于整数或者实数的线性算术表达式，因此，我们可以直接用整型或者实型变量来表示时间变量，用线性算术表达式来表示时钟约束。与基于SAT的限界模型检测方法相比，基于SMT的限界模型检测方法在处理实时系统方面，不仅简化了编码过程，而且大大提高了求解效率。在此基础上，我们运用基于SAT的对全局计算树逻辑的限界模型检测方法中的改进思想，对基于SMT的实时系统的限界模型检测方法也做了相应的改进，使其求解效率较之改进前有了较大的提升。最后，我们就基于SAT的限界模型检测方法和基于SMT的限界模型检测方法以及它们的改进方法进行了一系列的实验对比。从实验结果可以看出，改进后的方法比改进前的方法在时间效率和空间效率上都有明显的提升，同时就实时系统来说，采用了SMT和限界模型检测相结合的方法以后，效率也比没有采用这两者的方法要高很多。

基于Yices对时间自动机的有界模型检测

随着工业化程度的提高，对模型的检测方法受到越来越大的重视。通常的检测方法有推理验证和模型检测。而相对于推理验证，模型检测由于其高度自动化的检测过程，在工业界有着更广泛的应用。 模型检测自从概念雏形开始之时，就受到状态爆炸问题的困扰。为了解决这个问题，不同的技术被提了出来。McMillan提出利用OBDD的符号模型检测方法在一定程度上解决了这个问题。另外，本文所主要讲述的有界模型检测，经大量的实践证明，对符号模型检测也是一个很好的补充。 由于问题的特殊性，科学家提出来不同的模型来描述不同情况的系统。由于时间自动机能够很好地描述异步系统，而且这种系统广泛地存在于现实生活中，对时间自动机这种特殊模型的验证方法的研究变得很有必要。另外，由于时间自动机带有实数域的时钟变量，这导致了时间自动机有一个无限域的状态迁移图。为了利用模型检测的方法对其进行验证，需要对时间变量进行预处理。一般的方法是把时钟所对应的时钟区或时钟域根据等价性，化为有限的域，相应地，把时间自动机转化为有限的状态迁移图。 为了避免在对时间自动机有界模型检测过程中对变量进行布尔编码以及对时间自动机模型中的时钟进行预处理，本文给出一个利用SMT工具进行的对时间自动机进行有界模型检测的方法。该方法的主要优点是无需将时间自动机中的时钟进行预处理，也不需要将模型中的变量进行布尔编码，只需将时间自动机转变为SMT工具可解的逻辑公式，利用SMT的高效求解来进行模型检测。实验结果表明，对于某些可达性性质的验证，这种方法的效率有一定的优势。

基于一阶迁移系统的限界模型检测工具实现

基于布尔可满足性(SAT)的限界模型检测是一种高效的模型检测方法，它具有快速查错，反例最小化等特点，已经成为学术界和工业界关注的热点。近些年出现了很多集成限界模型检测算法的验证工具，如ITC-IRST、卡内基梅隆大学(CMU)等多家科研机构联合开发的NuSMV工具；加利福尼亚大学伯克莱分校(UC Berkeley)、科罗拉多大学博尔德分校(CU Boulder)联合开发的VIS工具等。因此目前对于限界模型检测方法的研究和相关工具的设计与开发具有重要而广泛的意义。在进行限界模型检测的建模过程中，不同的工具采用了自定义的建模语言。如经典工具SPIN采用的建模语言是Promela语言，NuSMV采用的是自定义的NuSMV语言。随着系统验证规模的不断增大，建模语言的特点将会直接影响到建模的效率。例如采用NuSMV语言去建立一个网络通信协议模型会显得比较复杂和耗时，应用NuSMV语言去描述一个简单的数据链路层网络协议ABP协议(Alternating Bit Protocol)就不如采用Promela语言去描述显得直观和自然。 为了简化在限界模型检测过程中模型的建立过程，本文给出了一种采用基于一阶迁移系统语言描述的模型建立方法，并在一阶迁移系统语言中实现了通道的功能，从而增强了描述能力。在此基础上完成了一个以基于插值和k步归纳限界验证算法为核心的模型检测工具(BMCF)。最后利用该工具对常见的互斥协议，简单数据传输协议的性质进行了分析与验证。结果表明，利用该工具对系统进行建模具有方便直观的特点，并借助实现的验证算法能高效的检验安全性质的正确性，如果性质不成立工具会给出反例提示。

ELECTRON-STATES OF A STACKING-FAULT RIBBON IN SILICON

The electronic structure of a bounded intrinsic stacking fault in silicon is calculated. The method used is an LCAO-scheme (Linear Combinations of Atomic Orbitals) taking ten atomic orbitals of s-, p-, and d-type into account. The levels in the band gap are extracted using Lanczos' algorithm and a continued fraction representation of the local density of states. We find occupied states located up to 0.3 eV above the valence band maximum (E(v)). This significantly differs from the result obtained for the ideal infinite fault for which the interface state is located at E(v)+ 0.1 eV.

New observation on the luminescence of CdS clusters in zeolite-Y

The excitation spectrum of CdS dusters in zeolite-Y is consistent with their absorption spectrum, both showing two absorption bands that are assigned to the Is-is and Is-lp transitions, respectively. A new emission at 400 nn is considered to be the recombination of the bounded excitons. The emission firstly increases then decreases with increasing cluster size or loading. The emission by excitation into the Is-is band is stronger and sharper than that by excitation into the Is-lp band. This phenomenon is attributed to the size inhomogeneity and the strong electron-phonon interaction of the dusters. Copyright (C) 1996 Elsevier Science Ltd

沉积物重要矿物成份及腐植酸结合的镉对文蛤的生物有效性研究

沉积物中Cd的赋存形态对其生物有效性的影响十分显著。在水生环境中，Cd究竟结合于沉积物中的何种组分在很大程度上决定了它能否被生物所吸收。本文利用颗粒物悬浮系统研究了沉积物中Cd的赋存形态对其在文蛤体内富集速率的影响。 对沉积物中三种典型矿物上附着的Cd（氢氧化铁结合态，氢氧化铝结合态，二氧化锰结合态）的生物有效性进行了比较，结果表明，在Cd浓度为70 mg/kg时，22 d富集实验中氢氧化铁结合态和氢氧化铝结合态Cd在文蛤体内均没有明显的积累，而二氧化锰结合态Cd在文蛤体内有明显的富集，其富集速率为0.0094±0.0010 μg /g d (r2 = 0.8539, p<0.0001)。在Cd浓度为140mg/kg时，氢氧化铁结合态Cd仍然无法被文蛤吸收，氢氧化铝和二氧化锰结合态Cd则可以被文蛤富集，其富集速率分别为0.0166±0.0017 μg/gd和0.0248±0.0017 μg/gd。不同赋存形态Cd的生物有效性表现为：Cd-MnO2> Cd-Al(OH)3> Cd-Fe(OH)3。对于不同赋存形态的Cd，吸收效率（AE）和摄食率（IR）的差异导致了其生物有效性的不同。 本文进一步考察了作为沉积物中Cd生物有效性的两种主要控制组分——氢氧化铁和颗粒态腐殖酸上赋存的Cd在文蛤体内的富集规律。实验结果表明，氢氧化铁（Fe(OH)3）和腐殖酸（HA）上附着的Cd在文蛤体内的富集规律存在显著差异。在实验设置的低Cd浓度组中（如70mg/kg和140 mg/kg），Cd-HA的生物有效性高于Cd-Fe(OH)3，而在高镉浓度组中（280 mg/kg），Cd-Fe(OH)3更易于在文蛤体内富集。生物对于污染物的响应（如及时的调整摄食消化策略）对于污染物在生物体内的富集影响十分显著，而这种“生物响应”在一定程度上可能在生物体内污染物浓度达到一定阈值后才会被引发。实验进一步表明Cd在腐殖酸不同组分之间的分配对其在文蛤体内的积累规律具有显著影响。相比于溶解态的腐殖酸-Cd污染物，文蛤对颗粒态腐殖酸上结合的Cd的富集具有更强的控制作用。 与无机颗粒物相比，双壳类生物对有机颗粒物的消化更为剧烈，通常认为有机物质上结合的污染物生物有效性较高。然而，本实验结果显示，当体内污染物浓度达到一定水平时，双壳类生物可以通过调节颗粒物在体内的消化过程控制重金属在生物体内的富集。在长期暴露过程中，结合与无机颗粒物上的污染物可能更容易在生物体内富集到比较高的水平

FLOW STRUCTURES IN THREE-DIMENSIONAL FISH-LIKE SWIMMING

The swimming of a fish-like body is numerical simulated. The wake structures consist of a series of hairpin-like vortices braided together. The caudal fins generated vorticity interacts constructively with the body-bounded vorticity.

两井条件下圆形封闭煤层中压力场分布研究

煤层气开采方式的本质是排水降压采气,了解煤层的降压效果对排采制度的确定有着积极的意义。通过建立圆形封闭煤层中考虑煤层气解吸作用的两井不定常渗流模型,利用有限元方法求得了其数值解,分析解吸作用对理论特征曲线的影响。计算结果表明,煤层气解吸具有减缓压力传播的作用;分析不同性质邻井对理论曲线特征的影响,给出存在邻井影响时的压力场发展规律。提出压力场的4种描述方法,分析邻井性质、邻井流量变化,以及外边界性质对煤层压力场分布的影响,得到不同条件下煤层气压力场的变化规律。

改进的以SMT为基础的实时系统限界模型检测

基于SAT的限界模型检测在处理实时系统时具有很高的复杂度.SMT求解器在计算可满足性的同时,还能处理算术和其他可判定性理论.在对实时系统进行检测时,用SMT求解器代替SAT求解器,系统里的时钟就可以用整型或实型变量表示,时钟约束则可以直接表示成线性算术表达式,从而使整个检测过程更加高效.带时间参数的计算树逻辑(timed computation tree logic,简称TCTL)被用来描述实时系统里的性质.同时,还对检测方法作了相应的改进.

基于Yices对时间自动机的有界模型检测

为了避免在有界模型检测过程中对变量进行布尔编码以及对时间自动机模型中的时钟进行预处理,给出一个利用SMT(satisfiability modulo theories)工具进行的对时间自动机进行有界模型检测的方法。该方法将时间自动机模型直接转换成SMT工具可识别的逻辑公式,利用SMT工具可求解包含有整数型和实数型变量逻辑公式的能力来进行模型检测。实验结果表明,对于某些可达性性质的验证,该方法的效率有一定的优势。

基于一阶迁移系统的限界模型检测工具实现

为了简化在限界模型检测过程中模型的建立过程,给出了一种采用基于一阶迁移系统语言的模型建立方法,并在此一阶迁移系统语言中加入了通道的功能,增强了描述能力。然后在此基础上完成了一个以基于插值和k步归纳的限界验证算法为核心的模型检测工具(BMCF),最后利用该工具对常见的互斥协议,简单数据传输协议的性质进行了分析与验证。结果表明,利用该工具对系统进行建模具有方便直观的特点,并借助实现的验证算法能高效的检验性质的正确性,如果性质不成立工具还会给出反例提示。

Synthesis of gold nanoplates by aspartate reduction of gold chloride

Single crystal nanoplates with thickness less than 30 nm, characterized by hexagonal and truncated triangular shapes bounded mainly by {111} facets, were obtained in large quantities by aspartate reduction of gold chloride.

X-ray crystal structure and molecular mechanics calculations of (2,6-iso-dipropyl-phenylamide) dimethyl (tetra-methylcyclopenta-dienyl) silane titanium dichloride

Crystal and molecular structure of (2.6-dipropylphenylamide) dimethyl (tetra-methyl cyclopentadienyl) silane titanium dichloride (I) was fully characterized by X-ray diffraction. The crystal is obtained from a mixture of ether/hexane as orthorhombic. with a = 12.658 (3) Angstrom. b = 16.62 (3) Angstrom. c = 11.760 (2) Angstrom. V = 2474.2 (9) Angstrom(3). Z = 4, space group Pnma. R = 0.0399; Componud I compose of the pi-bounded ring with its dimethylsilyl-dipropyl phenyl amido group and the two terminal chloride atoms coordinated to central metal to form a so-called constrained geometry catalyst (CGC) structure. The result of molecular mechanics (MM) calculations on compound I shows that bond lengths and bond angles from the MM calculation are comparable to the data obtained from the X-ray diffraction study. The relation of the structure of CGCs and their catalytic activity by MM calculations is also discussed.

Characteristics and Formation Mechanism of Polygonal Faults in Qiongdongnan Basin, Northern South China Sea

Based on high-resolution 3D seismic data, we document the polygonal faults within the Miocene Meishan (sic) Formation and Huangliu (sic) Formation of the Qiongdongnan (sic) basin, northern South China Sea. Within the seismic section and time coherent slice, densely distributed extensional faults with small throw and polygonal shape were identified in map view. The orientation of the polygonal faults is almost isotropic, indicating a non-tectonic origin. The deformation is clearly layer-bounded, with horizontal extension of 11.2% to 16%, and 13.2% on average. The distribution of polygonal faults shows a negative correlation with that of gas chimneys. The development of polygonal faults may be triggered by over-pressure pore fluid which is restricted in the fine-grained sediments of bathyal facies when the sediments is compacted by the burden above. The polygonal faults developed to balance the volumetric contraction and restricted extension. The product of hydrocarbon in the Meishan Formation may have contributed to the development of the polygonal faults. In the study area, it was thought that the petroleum system of the Neogene post-rift sequence is disadvantageous because of poor migration pathway. However, the discovery of polygonal faults in the Miocene strata, which may play an important role on the fluid migration, may change this view. A new model of the petroleum system for the study area is proposed.