基于决策图的定量系统分析中的数值误差
决策图(DDs)是一种强大的数据结构,不仅能有效应对离散系统的状态空间爆炸问题,还可应用于概率系统和量子系统。尽管概率域和量子域中使用的许多决策图依赖浮点数运算,但这并非没有挑战。浮点计算会产生微小舍入误差,这既可能影响结果的正确性,也会削弱决策图的压缩效率。本文重点研究了多终端二叉决策图(MTBDDs)执行矩阵-向量乘法时的数值稳定性——即算法对小规模数值误差的鲁棒性。该运算在概率系统和量子系统中具有特殊意义,因为其核心功能正是计算系统的后继状态。研究证明,在特定条件满足时MTBDD矩阵-向量乘法算法可实现数值稳定,但多数MTBDD实际应用场景往往无法满足这些条件。此外,研究人员通过量子电路模拟的案例研究揭示:实践中数值误差的程度会因具体实例存在显著差异。
