This paper presents a novel stochastic barrier function (SBF) framework for safety analysis of stochastic systems based on piecewise (PW) functions. We first outline a general formulation of PW-SBFs. Then, we focus on PW-Constant (PWC) SBFs and show how their simplicity yields computational advantages for general stochastic systems. Specifically, we prove that synthesis of PWC-SBFs reduces to a minimax optimization problem. Then, we introduce three efficient algorithms to solve this problem, each offering distinct advantages and disadvantages. The first algorithm is based on dual linear programming (LP), which provides an exact solution to the minimax optimization problem. The second is a more scalable algorithm based on iterative counter-example guided synthesis, which involves solving two smaller LPs. The third algorithm solves the minimax problem using gradient descent, which admits even better scalability. We provide an extensive evaluation of these methods on various case studies, including neural network dynamic models, nonlinear switched systems, and high-dimensional linear systems. Our benchmarks demonstrate that PWC-SBFs outperform state-of-the-art methods, namely sum-of-squares and neural barrier functions, and can scale to eight dimensional systems.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
163+阅读 · 2019年10月12日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
14+阅读 · 2022年5月6日
Arxiv
17+阅读 · 2019年3月28日
Relational Deep Reinforcement Learning
Arxiv
10+阅读 · 2018年6月28日
Arxiv
22+阅读 · 2018年2月14日
Arxiv
27+阅读 · 2017年12月6日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
相关论文
Arxiv
14+阅读 · 2022年5月6日
Arxiv
17+阅读 · 2019年3月28日
Relational Deep Reinforcement Learning
Arxiv
10+阅读 · 2018年6月28日
Arxiv
22+阅读 · 2018年2月14日
Arxiv
27+阅读 · 2017年12月6日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员