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阿米爾·伯努利
縮略圖[1]
出生 1941年4月22日
國籍 以色列
別名 Amir Pnueli
職業 科學 教授
知名於 獲得其應用數學博士學位
知名作品 《反應式系統和並發系統的時態邏輯:規約》

人物生平

阿米爾·伯努利(Amir Pnueli) ACM會士,1941年4月22日出生於以色列。在斯坦 福大學和IBM Waston研究中心從事博士後的研究工作其間,Pnueli將研究工作方向轉移到計算機科學領域。1999年,Pnueli加入美國紐約大學計算機科學系並出任教授。

1996年授予Amir Pnueli 圖靈獎,以表彰其在計算機科學中引入時序邏輯的開創性的研究工作,和其在編程語言和系統驗證方面的突出貢獻。

2009年11月2日 逝世。

相關研究

時態邏輯引入計算機科學,1996年度的圖靈獎授予了一位以色列學者,著名的以色列魏茨曼學院(Weizmann Institute Of Science,位於聖城耶路撒冷西北約50 km的雷霍沃特)應用數學系教授阿米爾·伯努利(Amir Pnueli),以彰顯他把時態邏輯引入計算機科學所做的貢獻。

伯努利於1967年在魏茨曼學院獲應用數學博士學位,後留校任教。他的主要研究方向是時態邏輯或叫時序邏輯(temporal logic)。時態邏輯是非經典邏輯中的一種,它研究如何處理含有時間信息(現在、過去、將來;之前、之後等)的事件的命題和謂詞。時態邏輯體系包含的要素有:

1.基本符號:事件e,關係或謂詞r,時間區間i(interval)等。

2.時態謂詞:after(e,r),before(e,r)等。

3.時態事件演算規則:初始規則、終止規則等,如holds(before(e,r)):—terminates(e,r)表終止規則,意為若事件已使謂詞r失效,則在e之前且r成立的一段區間中r為真。

4.時態邏輯運算:時態區間的並、交,時態謂詞的與、或、非等。1977年,伯努利把時態邏輯引入計算機科學,把它作為開發反應式系統(reactive system)和並髮式系統(concurrent system)時進行規格說明(specification)和驗證(verification)的 工具,取得了極大的成功,在軟件工程界引起轟動,被認為是軟件工程中的一場革命。伯努利也因此而聲名大振,他曾被美國斯坦福大學、哈佛大學等著名高等學府聘為客座教授或進行講學。

伯努利和他的同事曼納(Z.Manna)共同開發的時態邏輯系統叫「命題線性時態邏輯系統」(Proposition Linear Temporal 1ogic,縮寫PLTL)。PLTL包含可數無窮多個命題變元,邏輯聯結詞「否定」┐,「合取」∧,「析取」∨,「蘊含」 ,「等價」≡;時態算子□,意為「任一時刻」;◇,意為「某一時刻」;○,意為「下一時刻」;μ,意為「直到」。合式公式(well-formed formula)在PLTL中的定義如下:

(1)命題變元P是合式公式;

(2)若w、w1和w2是合式公式,則┐w、 w1∧w2、w1∨w2、w1 w2、w1≡w2都是合式公式;□W、◇W、○W和w1μw2也都是合式公式;

(3)每個合式公式均可通過有限次應用(1)、(2)獲得。PLTL中包含10條公理和3條推理規則,它們是:

公理1:┐◇w≡□┐w

公理2:□(w1 w2) (□w1 □w2)

公理3:□w w

公理4:○┐w≡┐○w

公理 5:○(w1 w2) (○w1 ○w2)

公理6:□w ○w

公理7:□w ○□w

公理 8:□(w ○w) (w □w)

公理9:(w1μw2) ≡(w2∨(w1∧○(w1μw2)))

公理10: (w1μw2) ◇w2

推理規則1(重言規則):若u是命題重言式(tautology),則├u

推理規則2(假言推理規則):若├u v且├u ,則├v

推理規則3(口引入規則):若├u,則├□u

應用上述公理和推理規則,經過有窮步驟,可推導出一系列合式公式,即PLTL的定理。顯然,PLTL是對普通命題邏輯(propositional lohic)的擴充,但這一擴充卻意義重大,因為這使系統具有了處理隨時間變化而改變其值的動態變元(稱為時序或時態變元)的能力。在時態邏輯中,時間的結構可以有線性、分支、離散、連續,基於時間點或時區的這樣幾種不同情況,可視具體應用背景而定。PLTL採用線性、離散,且與自然數同構的時間結構。它的語義解釋是一個無窮狀態序列σ=S0,S1,S2,…,每個Si都是對命題變元的一個賦值。若令σ(i)=Si,si+1,si+2…,且用σ|=w表示時態公式w在解釋σ下為真,則各時態算子的含義如下:

σ|=□w當且僅當對任意i≥0,均有σ(i)|=w

σ|=◇w 當且僅當存在i≥0,使σ(i)|=w

σ|=○w當且僅當σ(i)|=w

σ|=w1μw2當且僅當存在i≥0,使 σ(i)|=w2且對任意j(0)≤j<(i)均有σ(j)|=w1 由於程序的行為是一種動態現象,其狀態是隨着時間的推移而不斷改變的, 而這種改變又可能反過來影響其外部環境。並發反應式程序的這種持續的動態行為無法用經典邏輯描述,由著名的邏輯學家霍恩(A.Hom)於1951年提出,因而用他的名字命名的至多包含一個正文字的Hom子句所組成的霍恩邏輯也不能描述。而伯努利的PLTL則憑着它的極強的表達能力,填補了這一空白,成為研究並發程序尤其是持續不終止的反應式程序(如操作系統,網絡通信協議等)的強有力的形式化工具,可充分表達程序的安全性、活性和事件的優先性等,成為程序規約(specification)、驗證(verification)等的有力工具。 值得指出的是,中國科學家在伯努利工作的基礎上,將時態邏輯用於計算機科學的研究大大地向前發展了一步。伯努利只把時態邏輯用於程序規約和驗證,而我國科學家唐稚松(中科院院士,軟件所研究員)在20世紀70年代末、80年代初把時態邏輯用於軟件開發的整個過程,包括需求定義、規約、設計、證實、驗證、代碼生成和集成,並開發了世界上第一個可執行時態邏輯語言XYZ/E和一組相應的CASE工具,在國際上引起強烈反響。1979年,時任美國加州大學伯克利分校計算機科學系主任的布盧姆(M.Blum,計算複雜性理論奠基人之一,1995年圖靈獎獲得者)曾致信唐稚松本人,稱:「在美國,很有一些最重要的計算機科學家知道您及您的工作,他們都對您的研究工作作了高度評價」。伯努利本人也同唐稚松建立了聯繫,並成為朋友。1995年8月,為慶祝唐稚松70壽辰,舉辦了一個名為「邏輯和軟件工程」的國際專題討論會,伯努利和他的老搭擋曼納帶了一篇新的論文「有時鐘的變遷系統」(Clocked Transition System)來北京參加了這個討論會,並親自編輯出版了會議論文集(Logic and Software Engineering:International Workshop in Honour Of Chih-Sung Tang,Singapore:World Scientific Pr.,1996)。在論文集的前言中,伯努利高度評價了唐稚松的工作。 伯努利主要從事教學和研究,但也和國外絕大多數教授一樣,不限於「純學術」工作。他和別人一起在美國馬薩諸塞州的布靈頓(Burlington)辦了一個公司:i—Logix Inc,他任該公司首席科學家。

研究成果

《反應式系統和並發系統的時態邏輯:規約》(The Temporal Verification of Reactive and Concurrent Systems:Specification,Springer,1992) 《反應式系統的時態驗證:安全》(Temporal Verification of Reactive Systems:Safety,Springer,1995) 伯努利現任施普林格出版社(Springer Verlag)著名的系列叢書kecture Notesin Computer Science的編委,也是有關領域的不少雜誌如Acta lnformatica、Science Of Computer Programming、Notes On Computer Science的編委。

參考資料