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2020 CGS / Proquest数学,物理科学和工程奖得主:

卡罗琳J. Trippel,普林斯顿大学

异构并行系统的并发性与安全验证

为了在可管理的功率和热级别上实现性能扩展,现代系统架构师使用并行以及高度的硬件专门化和异构性。不幸的是,异构并行带来的能力和性能提升是以显著增加设计复杂性为代价的,不同组件的编程方式不同,访问共享资源的方式也不同。这种设计复杂性反过来又给架构师提出了挑战,他们需要设计机制来编排、执行和验证执行应用程序的正确性和安全性。

事实证明,当应用程序在特定硬件实现上执行时发生的问题硬件事件排序和交织时,可能会导致软件级正确性和安全问题。由于硬件设计是复杂的,并且由于单个用户面向用户的指令可以展示各种不同的硬件执行事件序列,因此分析和验证这些事件的正确和安全排序的系统以及这些事件的交错是具有挑战性的。为了解决这个问题,本文将硬件系统架构方法与正式方法技术相结合,以支持了解的规范,分析和验证实现感知事件排序方案。这里的具体目标是启用能够在存在此类程序时自动综合能够违反正确性或安全保证的执行信息。

首先,本文介绍了用于进行全堆叠内存一致性模型验证的TRICHECK,一种方法和工具(通过硬件实现,从高级编程语言下来)。使用严格和高效的正式方法,TriCheck在2016年RISC-V内存模型规范中识别漏洞,以及从C11到POWER和ARMv7的先前经过先前经过验证的编译器映射方案。

其次,在注意到内存一致性模型和安全分析适用于类似的方法之后,本文提出了一种用于硬件安全验证的方法和工具CheckMate。CheckMate使用正式的技术来评估硬件系统设计对正式指定的安全利用类的敏感性。当一个设计是易受影响的,概念验证利用代码被合成。将军会自动合成程序代表熔解和幽灵和新的漏洞,熔解prime和SpectrePrime。

第三,本文提出了在硬件系统中处理内存模型异构的方法,重点讨论了所提出的技术在安全方面的正确性和适用性。

2020年CGS/ProQuest人文与美术奖得主:

Akhil饶科罗拉多大学博尔德分校

轨道使用的经济学:理论,政策和测量

地球轨道是一种具有新型动态外部性的可挤压资源。研究我的共同努力和我研究了轨道使用外部性的性质,研究了政策选择空间来分类现有政策并确定一类最佳政策,考虑技术进步可以减轻这些外部性的程度,并计算幅度和时间最佳卫星税的路径和福利提升了实现。三个关键结果出现了。首先,对地球轨道的开放式进入驱动了碰撞风险和碎片生产的问题。留给自己的设备,利润最大化的公司可以通过触发级联产生危险碎片的碰撞来折叠几代资源。其次,尽管大多数现存政策讨论都集中在针对卫星发射的仪器上,但最佳政策将在轨道上瞄准卫星而不是发射卫星的行为。尽管对碰撞的身体不确定性,但价格或数量政策实施相当,并且可以最大限度地提高社会福利。碎片清除技术无法避免对政策的需求;他们只能降低卫星拥有的公司支付拆卸的程度衡量均衡碰撞风险。 Third, an optimal satellite tax (or orbit rental fee) for low-Earth orbit beginning in 2020 would start at approximately $40,000 USD per satellite per year, and grow at approximately 5.2% per year to preserve resource rents. The tax would increase the net present value of the satellite industry by around $1.75 trillion USD in 2020, and by over $4 trillion by 2040. Delaying action may be very costly: relative to a baseline of having begun optimal management in 2015, beginning optimal management in 2035 forgoes on the order of $4.6 trillion USD of permanent orbit use value in 2040.