Upgrade to Pro
— share decks privately, control downloads, hide ads and more …
Speaker Deck
Sign up for free
Menu
Search
Features
All features
Private URLs
Password Protection
Custom URLS
Scheduled publishing
Remove Branding
Restrict embedding
Deck Collections
Notes
Features
All features
Private URLs
Password Protection
Custom URLS
Scheduled publishing
Remove Branding
Restrict embedding
Deck Collections
Notes
Explore
Featured decks
Featured speakers
Programming
Technology
Storyboards
Explore
Featured decks
Featured speakers
Programming
Technology
Storyboards
Pricing
Search
Sign in
Sign up for free
形式手法特論:位相空間としての並行プログラミング #kernelvm / Kernel VM ...
Search
y_taka_23
August 09, 2025
Technology
2.6k
3
Share
Embed
Copy iframe code
Copy JS code
Copy link
Start on current slide
形式手法特論:位相空間としての並行プログラミング #kernelvm / Kernel VM Study Tokyo 18th
Kernel/VM 探検隊@東京 No.18 で使用したスライドです。
y_taka_23
August 09, 2025
More Decks by y_taka_23
See All by y_taka_23
なぜ「決定性」が 決定的に重要なのか? Durable Execution 基盤の数理的理解 #serverlessjp / ServerlessDays Tokyo 2026
ytaka23
4
1.7k
形式手法特論:Hyperproperty とモデル検査 #kernelvm / Kernel VM Study Tokyo 19th
ytaka23
1
1.1k
形式手法特論:公平性制約の位相的特徴づけ #kernelvm / Kernel VM Study Kansai 12th
ytaka23
1
1.1k
形式手法特論:SMT ソルバで解く認可ポリシの静的解析 #kernelvm / Kernel VM Study Tsukuba No3
ytaka23
1
1.3k
形式手法特論:コンパイラの「正しさ」は証明できるか? #burikaigi / BuriKaigi 2026
ytaka23
17
8.7k
形式手法特論:CEGAR を用いたモデル検査の状態空間削減 #kernelvm / Kernel VM Study Hokuriku Part 8
ytaka23
3
980
AWS と定理証明 〜ポリシー言語 Cedar 開発の舞台裏〜 #fp_matsuri / FP Matsuri 2025
ytaka23
12
6.9k
問 1:以下のコンパイラを証明せよ(予告編) #kernelvm / Kernel VM Study Kansai 11th
ytaka23
3
1.3k
AWS のポリシー言語 Cedar を活用した高速かつスケーラブルな認可技術の探求 #phperkaigi / PHPerKaigi 2025
ytaka23
15
6.5k
Other Decks in Technology
See All in Technology
新米を「売り越さない」、Aurora DSQLで作る在庫ゼロ死守の限定ドロップEC
yama3133
0
120
ビジネス部門からPOを迎えての半年間の進歩と課題
zozotech
PRO
0
170
Vibe-to-Spec開発_実践ガイド
happysamurai294
0
130
AI時代の開発はウォーターフォールに回帰する? / development-with-ai-back-to-wf
okamototakuyasr2
0
160
[FECONF-2026] 신대륙을 향한 카카오페이증권 프론트엔드 항해기 (이주승)
l1ghthouse
0
330
OneLakeをデータソースにした AI Search(Foundry IQ)の ライフサイクル管理
ryuseiiida
0
200
Agent 活用環境の構築・運用のための AWS サービスのご紹介/agentcore-for-building-and-operating-agents
ren8k
1
280
AIがGISを代替する日:〜すべてをAIが創る時代に、私たちがFOSS4Gに関わる意味〜
lehupa
0
140
正解のない研修に放り出されて / Being thrown into a training program with no right answers
ohnoeight
1
170
kintoneで在庫管理システムを作るときの要件定義・設計ポイント
kai0707
0
190
デザインレビューは自動化できるのか?─ Flutter × Figma で UI 品質保証を考える
techiro
2
670
Devin プロモコードの受け取りと適用(2026.10.27)
kinopeee
1
760
Featured
See All Featured
The Mindset for Success: Future Career Progression
greggifford
PRO
0
550
The Anti-SEO Checklist Checklist. Pubcon Cyber Week
ryanjones
0
290
Jess Joyce - The Pitfalls of Following Frameworks
techseoconnect
PRO
1
460
Optimizing for Happiness
mojombo
378
71k
Digital Ethics as a Driver of Design Innovation
axbom
PRO
1
470
Imperfection Machines: The Place of Print at Facebook
scottboms
270
14k
RailsConf & Balkan Ruby 2019: The Past, Present, and Future of Rails at GitHub
eileencodes
141
35k
A better future with KSS
kneath
240
18k
How Software Deployment tools have changed in the past 20 years
geshan
2
35k
How to Create Impact in a Changing Tech Landscape [PerfNow 2023]
tammyeverts
56
3.5k
The Illustrated Guide to Node.js - THAT Conference 2024
reverentgeek
1
590
WCS-LA-2024
lcolladotor
0
940
Transcript
形式手法特論 位相空間としての 並行プログラミング #kernelvm チェシャ猫 (@y_taka_23) Kernel/VM 探検隊@東京 No.18 (9th
Aug. 2025)
本日お話ししたいこと • 並行システムの仕様をテストしたい ◦ 仕様にはいくつかの類型があり、特性が異なる ◦ しかしそれを自然言語のまま扱うのは難しい • 仕様や実装をシステム状態の列として捉える ◦
状態遷移を位相空間の言葉で特徴づけできる ◦ 数学的な操作が可能になる
夏休みといえば排他制御
スレッドが一つの場合 赤:スレッドが排他区間内 Enter / Leave を繰り返す
スレッドが二つの場合 左側が赤:スレッド 1 が区間内 右側が赤:スレッド 2 が区間内 1 と 2
が独立に Enter / Leave 排他性違反
排他制御の仕様 • いくつかの仕様が考えられる ◦ 二つのスレッドが同時に排他区間に入らない ◦ スレッド 1 も 2
も、いつかは排他区間に入れる ◦ スレッド 1 と 2 が、必ず交互に排他区間に入る • それぞれの仕様はなんとなくタイプが異なる ◦ 本質的な違いや相互関係について分析したい
安全性と活性 • 安全性 (safety) ◦ 「悪いことが決して起こらない」タイプの仕様 ◦ 例:二つのスレッドが同時に排他区間に入らない • 活性
(liveness) ◦ 「いつか必ず良いことが起こる」タイプの仕様 ◦ 例:スレッド 1 も 2 も、いつか排他区間に入れる
振る舞い:状態からなる無限列全体 • ランダムなパターン全体 • 実際の挙動としてあり得ない すべて白 全て赤 交互に などの列も「すべて」含む …
… … 振る舞い
• 仕様を表すパターン全体 • 例えば排他性の場合なら i違を含まない すべて白 全て赤 などの列が含まれる 仕様:条件を満たす無限列全体 …
仕様 仕様 … 振る舞い
実装:実際に発生する無限列全体 • 実装を表すパターン全体 • プログラムを実行した時に 実際に発生しうる すべて白 全て赤 などの列が含まれる …
… 仕様 仕様 実装 振る舞い
違 反 違反:実装に属すが仕様に属さない … … … … … 1: 2:
3: 4: 5: 1 2 3 4 5 仕様 実装 振る舞い
仕様そのものに対するエンジニアリング
仕様を集合で表現するメリット • 仕様の強弱や包含関係が比較できる ◦ 広い集合はゆるい条件、狭い集合は厳しい条件 • 部分集合として、仕様のモジュール化や合成ができる • 仕様の各モジュールに対しテストを分割統治できる ◦
P ∪ Q なら、P と Q をテストしてどちらか Pass ◦ P ∩ Q なら、P と Q をテストして両方 Pass
さらに集合に構造を追加
位相空間 Topology Space
を全部解説すると半期 15 コマ必要なので 今回は必要なワードだけ取り上げる
閉集合 集合 A が「A に属さない任意の点を選んだとき、 その十分近くにある点はやはり A に属さない」という条件を 満たす場合、A は閉集合
(closed set) であるという 定義
閉集合の例、閉集合でない例 • A = { x : 0 ≤ x
≤ 1 } は閉集合 ◦ 0 未満の x の十分近くは 0 未満 • A = { x : 0 < x < 1 } は閉集合ではない ◦ 0 自身は A に属さないが、 0 のどんなに近くの点を考えても プラス側が A にかぶってしまう 0 0 - ε 0 + ε A 0 x - ε A x - ε x
稠密集合 集合 A が「A 以外も含む全体から任意の点を選んだとき、 その十分近くに必ず A に属す点が存在する」という条件を 満たす場合、A は稠密集合
(dense set) であるという 定義
稠密集合の例 • A = { x : x は有理数 }
は稠密集合 ◦ どんな実数を取ってきても、小数点 N 桁までの 近似値を考えれば、どこまでも近い有理数が存在 • A = { x : x は i / 2^j の形の分数 } は稠密集合 ◦ 有理数の中でも限られた形の分数しか取れないが、 分母 2^j はどこまでも細かく刻める
「近さ」を用いて定義されている
振る舞い同士の距離 • 状態列が 2 つあるとき、その「近さ」が定義できる ◦ 冒頭部分が長く一致するほど「近い」とする ◦ N 個目まで一致するなら「レベル
N」の近さ • 数直線上の通常の距離と同じような扱いができる ◦ 数学的にいえば位相空間(特に距離空間)になる ◦ 閉集合や稠密集合を考えることが可能
振る舞い同士の距離の例 … … … … … 1: 2: 3: 4:
5: • 4-5 はこの中で最も近い (2 個目まで一致) • 1-4 や 1-5 は次点で近い (1 個目まで一致) • 2 や 3 はどれとも遠い (1 個目で既に不一致)
安全性(位相版) • 安全性 (safety) ◦ 閉集合で表されるタイプの仕様 ◦ 例:無限列のどこにも違反が現れない • 違反の例として、N
個目で両側が現れる列を取る ◦ その列と「レベル N 以上近い列」は全部両側を持つ ◦ 違反に十分近い点は違反:閉集合の特徴
活性(位相版) • 活性 (liveness) ◦ 稠密集合で表されるタイプの仕様 ◦ 例:無限列のどこかで最低一回左側と右側が現れる • 任意の列と、十分大きい
N を選ぶ ◦ 列の N + 1 個目から先を交互に排 で置き換え ◦ 元の列の「レベル N 近似」が可能:稠密集合の特徴 …
そういえば残る三つ目の仕様の例は?
一般の仕様に対する分析 • 実際の仕様は普通、純粋な安全性でも活性でもない • 例:右側と左側が両側を挟みつつ交互に出現し続ける ◦ 安全性でない:永遠に両側が続く場合も違反 ◦ 活性でない:両側から 両側が出たら即違反 •
一般的な仕様をうまく扱う方法が欲しい ◦ 単純なモジュールの組み合わせに還元したい
安全性 - 活性分解定理 任意の仕様 P が与えられたとき、ある安全性 S と活性 L が
存在して P = S ∩ L という分解が成り立つ 定理 (Alpern-Schneider, 1985) • 任意の仕様を安全性と活性に分解できる広範な主張 • 定式化の勝利で、位相空間の初歩のみで証明可能 https://doi.org/10.1016/0020-0190(85)90056-0
本日のまとめ • 仕様は状態列の集合とみなせる ◦ 仕様から実装がはみ出さないことを検証すればよい ◦ 仕様自体を分析や操作の対象にできる • 仕様の特徴は、位相空間を用いて定式化できる ◦
安全性とは閉集合、活性とは稠密集合 ◦ 任意の仕様は、安全性と活性の共通部分になる
It’s Only Logical to Go Topological! Presented By チェシャ猫 (@y_taka_23)