論文の概要: SMC-ES: Automated synthesis of formally verified control policies

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.15003v1
• Date: Thu, 16 Jul 2026 13:51:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-17 17:01:33.128307
• Title: SMC-ES: Automated synthesis of formally verified control policies
• Title（参考訳）: SMC-ES: 公式に検証された制御ポリシーの自動合成
• Authors: Riccardo Curcio, Toni Mancini, Enrico Tronci,
• Abstract要約: 本稿では,性能,安全性,堅牢性に関する公式な保証付きポリシを自動生成するシミュレーションベースの手法を提案する。 SMC-ESは,進化的戦略と統計的モデル検査に基づく検証を統合するアルゴリズムである。 その結果, 計算コストの持続的増加に対して, 本アルゴリズムは性能, 安全性, 堅牢性に関する公式な保証を提供することがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6117371161379209
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The deployment of autonomous cyber-physical systems in safety-critical environments requires closed-loop control strategies (i.e., policies) that are not only performant but also provably safe and robust. While learning-based methodologies such as Reinforcement Learning offer flexible and scalable approaches to automatically synthesize such controllers, they typically lack the formal guarantees necessary for safe deployment. To bridge this gap, we propose a novel simulation-based methodology to automatically synthesize policies with formal guarantees regarding performance, safety, and robustness specifications. Specifically, given a set of properties to verify, a confidence parameter $δ$ and an allowable failure probability $\varepsilon$, our method guarantees that the synthesized policy comes with a certificate: with confidence at least $1 - δ$, the probability of encountering a scenario where the given properties are violated is at most $\varepsilon$. We demonstrate the feasibility of our approach by developing SMC-ES, an algorithm that integrates Evolutionary Strategies with Statistical Model Checking-based verification. We evaluate SMC-ES on a suite of continuous control tasks using Gymnasium and Safety Gymnasium testbeds. Results show that, at the price of a sustainable increase in computational cost, our algorithm provides formal guarantees regarding performance, safety, and robustness specifications, while performing competitively against leading model-free Deep Reinforcement Learning (DRL) and Safe-DRL baselines.
• Abstract（参考訳）: 安全クリティカルな環境における自律的なサイバー物理システムの展開には、性能だけでなく、確実に安全かつ堅牢なクローズドループ制御戦略(すなわちポリシー)が必要である。 Reinforcement Learningのような学習ベースの方法論は、そのようなコントローラを自動的に合成するための柔軟でスケーラブルなアプローチを提供するが、通常は安全なデプロイに必要な正式な保証がない。 このギャップを埋めるために、我々は、パフォーマンス、安全性、堅牢性に関する正式な保証付きポリシーを自動で合成する新しいシミュレーションベースの手法を提案する。 具体的には、検証すべきプロパティのセット、信頼性パラメータ$δ$と許容可能な障害確率$\varepsilonが与えられた場合、我々のメソッドは、合成されたポリシーが証明書を伴っていることを保証します。 SMC-ESは,進化的戦略と統計的モデル検査に基づく検証を統合するアルゴリズムである。 Gymnasium および Safety Gymnasium testbeds を用いて,一連の連続制御タスクにおける SMC-ES の評価を行った。 その結果,提案アルゴリズムは,計算コストの持続的増加に対して,性能,安全性,堅牢性に関する公式な保証を提供するとともに,先行するモデルフリーのDeep Reinforcement Learning (DRL) やSafe-DRLベースラインに対して競争力を発揮していることがわかった。

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