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通过字母细化详尽阐述组合自动机学习

机器学习 2026-04-02 v3 形式语言与自动机理论

摘要

主动自动机学习从行为观察中推断自动机模型,已成功应用于广泛领域。组合方法近期涌现,以应对并发系统的可扩展性。我们超越现有结果(包括作者自身的工作),发展出一种通用于学习具有未知分解的同步并行系统的组合技术。该方法在学习组件模型时自动将全局字母细化为组件字母。我们对字母分布(即可能重叠组件字母的集合)进行理论处理,刻画揭示与全局观察不一致的反例,并展示如何系统性地更新分布以恢复一致性。我们将 LL^{\star} 扩展以处理仅从全局观察学习组件时产生的部分性及潜在虚假信息。我们证明了完整算法的正确性与终止性。我们提供了一个实现,名为 CoalA,使用最新的主动学习库 LearnLib。我们的实验在超过 630 个主体系统上表明,CoalA 比单体学习高达五个数量级更少的成员查询,并在具有显著并发性的系统上实现更好的等价查询可扩展性。

关键词

引用

@article{arxiv.2504.16624,
  title  = {A Detailed Account of Compositional Automata Learning through Alphabet Refinement},
  author = {Leo Henry and Thomas Neele and Mohammad Reza Mousavi and Matteo Sammartino},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2504.16624},
  year   = {2026}
}

备注

Extended version of "Compositional Active Learning of Synchronizing Systems Through Automated Alphabet Refinement" (CONCUR 2025, DOI: 10.4230/LIPIcs.CONCUR.2025.20), submitted to the CONCUR 2025 special issue of Logical Methods in Computer Science. Incorporates and extends results from "Compositional Automata Learning of Synchronous Systems" (FASE 2023, DOI: 10.1007/978-3-031-30826-0_3)