Using Hardware tools to test and Formally Verify Biological Circuits

הרקע לפרויקט:

שיטה פוטנציאלית לפתרון בעיות קשות לחישוב היא שימוש במקביליות של רכיבים ביולוגיים כדי לבצע חישוב מקבילי. אחת הדרכים החדשות שהוצגו לאחרונה מאפשרת לייצר התקנים דמויי מבוך שמאפשרים תנועת רכיבים ביולוגיים זעירים כאשר תנועת הרכיבים במבוך ומיקומם מגדירים פתרון של הבעיה החישובית. בפרויקט זה נשתמש ונפתח שיטות אימות פורמלי (Formal Verification) להוכחת נכונות של רכיב חומרה ביולוגי מקבילי, תוך שימוש בכלים לאימות.

מטרת הפרויקט:

במהלך הפרויקט הסטודנטים ירכשו ידע באימות פורמלי ויישמו אותו על מעגלים ביולוגיים המבצעים חישוב מקבילי. היישום יכלול קידוד בעיות חדשות בשפות אימות פורמלי, וניתוח רשתות קיימות בעזרת כלים המיועדים לאימות חומרה.

תכולת הפרויקט:

במהלך הפרויקט הסטודנטים ירכשו ידע בשיטות אימות פורמלי וסינתזה (Formal Verification and Synthesis) פיתוח רשתות ביולוגיות עבור בעיות NP קשות, תיאור הרשתות בעזרת כלי אימות ושימוש בכלים אלה על מנת לנתח את המעגלים. נשתמש בכלים שהם state of the art בתחום אימות פורמלי של חומרה.

קורסי קדם:

83691 Formal Verification and Synthesis (במקביל לפרויקט)

מקורות:

1. Nicolau, Dan V., et al. "Parallel computation with molecular-motor-propelled agents in nanofabricated networks." Proceedings of the National Academy of Sciences, 2016.
2. Michelle Aluf-Medina, Till Korten, Avraham Raviv, Dan V. Nicolau Jr. and Hillel Kugler. Formal Semantics and Verification of Network-Based Biocomputation Circuits, VMCAI’21. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-67067-2_21
3. Manna, Zohar, and Amir Pnueli. "Temporal verification of reactive systems: safety." Springer (1995).
4. Pradheebha Surendiran, Christoph Robert Meinecke, Aseem Salhotra Georg Heldt
5. Georg Heldt, Jingyuan Zhu, Alf Månsson, Stefan Diez, Danny Reuter, Hillel Kugler, Heiner Linke, and Till Korten. Solving Exact Cover Instances with Molecular-Motor-Powered Network-Based Biocomputation. (2022).