# MoonFaultGraph项目申报参考书

面向共享依赖和冗余架构的Boolean故障图分析工具

版本：0.3.0 | 主要语言：MoonBit | 许可：Apache-2.0 | 日期：2026-10-31

GitHub账号：btlqql；项目仓库：https://github.com/btlqql/moon-faultgraph；公共模块：btlqql/moon_faultgraph@0.3.0。团队身份按本人报名信息填写。

## 一、项目名称与摘要

MoonFaultGraph用MoonBit将共享基础事件的Boolean故障图编译为归约有序二叉决策图（ROBDD），计算顶事件概率、基础事件重要度及条件结果。一个事件在多个分支出现时保留同一身份，避免把共用电源或依赖错误计算成多个独立副本。

0.3.0增加无NOT门的单调模型最小割集、显式资源失败、基础事件观测条件分析，并接入文件CLI。输入包含基础事件概率与拓扑有序门定义，输出概率、重要度、分配节点数和可选结构解释。

## 二、选题背景与实际使用场景

冗余架构的多个分支经常共享电源、网关或存储。逐层对分支概率直接套用独立公式可能错误，割集相交时简单相加也可能重复计数。工具首先统一事件身份，再从Boolean结构求值。

场景一是共享依赖检查：用同一变量引用共同电源，核对冗余是否真正降低顶事件概率。场景二是架构改动评估：保持事件概率与定义一致，修改门结构后比较概率、重要度与割集。场景三是已知故障后的条件分析：输入哪些基础事件已发生或确认未发生，求顶事件条件概率。

当前案例与随机模型均为软件分析数据，不声称客户部署、实测故障率、生产风险评估或安全认证结论。

## 三、实现范围、参数与处理链

处理链：概率与门JSON -> 变量、门元数与前向引用检查 -> ROBDD唯一表与Apply缓存编译 -> 概率/重要度 -> 可选单调割集/条件分析 -> JSON结果。门引用必须指向此前门，最后一个门为顶事件。

支持Event、AND、OR、NOT、k-of-n投票。最多128个变量、4096个门，默认100,000个分配节点、硬上限1,000,000。节点顺序按变量编号固定，分配统计包含编译中间节点和终端，不冒称全部为最终可达节点。

## 四、核心算法与工程处理

mk以(variable,low,high)为唯一键；高低子图相等时消除冗余节点。Apply将AND/OR递归拆分到共同最小变量并缓存子问题，重复引用返回相同子图，NOT使用独立递归映射。投票门使用Boolean动态规划，不把输入概率提前独立化。

节点在子节点之后加入，可按分配顺序进行概率动态规划。不同基础变量假设统计独立；同一变量的多次出现仍为同一事件。Double概率计算不作稀有事件近似，但“Boolean结构精确”不等于无限精度数值。

重要度对每个变量分别计算强制0和强制1的顶事件概率之差。NOT模型允许负重要度，不把所有结果截成正数。条件分析接受-1未知、0未发生、1已发生；对零概率观测明确拒绝，而不是生成无定义后验。

最小割集沿BDD分支构造正事件集合，以子集吸收去掉超集。当前只接受语法上无NOT的模型。默认限256个割集，硬上限1024、分配节点至多10000；中间结果超过预算就报ResourceLimit，不返回未标记的部分割集。

新增probability_range与mitigations接口及CLI。只在单调模型中按独立基础概率端点求范围；每个修复情景独立将一个基础事件置0，给出剩余概率和减少量。

## 五、与相关能力的区别及独立贡献

MoonBit已有moon-reliability，公共接口包括fault_tree_and、fault_tree_or、minimal_cut_set_probability及网络可靠性等。本项目不把“故障树”整体称为生态空白。此次核对的增量是共享事件任意Boolean DAG的ROBDD编译、精确逻辑求值及同一图上的诊断流程。

成熟工具SCRAM已经提供BDD概率分析。该工具作为领域机制参考，不是被转发调用的后端；当前代码依据公开Boolean定义独立编写，没有移植或链接其GPL源码。查重只覆盖可读取公开内容，不承诺全生态不存在同范围实现。

## 六、完整案例与输入输出

以共享电源A和两个分支B、C构造(A AND B) OR (A AND C)，概率为A=0.1、B=0.2、C=0.3。运行examples/shared-power-diagnosis.json，顶事件概率为0.044；错误地把两条分支独立化会得到0.0494。

最小割集为{A,B}与{A,C}，A的重要度为0.44，B和C分别为0.07和0.08；条件输入[1,-1,-1]即观测A发生时，顶事件条件概率为0.44。割集提供结构解释，概率仍通过BDD计算，不将两割集概率相加。

投票门按输入位置计票，但重复位置引用同一变量，因此Vote(2,[A,A])等价于A，不是A平方。引用未知/后续门、概率越界、矛盾零概率证据与资源超限均明确失败。运行：moon run cmd/main --target js -- examples/shared-power-diagnosis.json。

新增可复现文件：examples/uncertainty-and-repair.json。(A AND B) OR (A AND C)在p=(0.1,0.2,0.3)时概率0.044；区间上端(0.2,0.3,0.4)给0.116。使共享A不发生后剩余顶事件概率为0。

## 七、正确性验证与独立参考

当前8项MoonBit测试，在JS、Wasm、Wasm-GC分别通过，共24次本地测试执行；全目标核心静态检查与JS CLI构建通过。覆盖共享事件、NOT、投票、重复投票、负重要度、循环/前向引用拒绝、概率与节点限额、割集及不可能证据。

基础独立对照生成60组Boolean模型，通过Python真值表枚举核对概率和全部变量重要度。复核新增40组单调模型，枚举全部变量赋值，再逐一去掉真变量判断是否最小，从而核对完整割集；条件概率也以独立赋值枚举核对。

固定种子与原始结果见verify.py、review_verify.py和evidence中的两份validation JSON。穷举对照不证明任意规模模型可扩展，压力范围与资源上限分开陈述。

仓库内scripts/verify.py独立验证：64组Boolean真值表模型，其中40组同时枚举最小割集、区间端点及单事件修复结果。无需父目录或原工作区。

## 八、公开接口、使用与当前边界

公共接口包括Gate、compile、FaultGraph::probability、importance、minimal_cut_sets、conditioned_probability、probability_range、mitigations与node_count。API可被MoonBit应用调用，JSON CLI负责文件复现。diagnose=true的CLI同时生成割集，因此当前仅接受无NOT模型；非单调条件分析可直接使用公共API。

不同基础事件统计独立是必要前提。共享共同原因可通过同一基础变量显式表达，但没有估计任意相关联合分布或共同原因参数。动态故障树、时间相依故障率、维修过程及SCRAM格式互操作未实现。固定变量顺序下BDD可能指数增长，资源失败不能解释为概率为0或模型不可发生。

## 九、公开交付与复现入口

- GitHub仓库：[https://github.com/btlqql/moon-faultgraph](https://github.com/btlqql/moon-faultgraph)。
- MoonCakes模块：[btlqql/moon_faultgraph@0.3.0](https://mooncakes.io/docs/btlqql/moon_faultgraph@0.3.0)。
- 主要代码与测试、README、独立验证脚本、来源许可、JSON示例、生成API均在同一仓库。
- [公共CI](https://github.com/btlqql/moon-faultgraph/actions)包含四后端测试，实际完成状态与安装验证记录在发布核验报告，不预写未发生的运行结论。

GitHub开发历史、公共包发布与比赛报名是不同事项。本项目为AI辅助开发，参赛者负责理解模型、取舍和质量。未代填比赛报名，也没有主办方通过回执。

## 当前公共验证基线

已验证代码提交：09336860b6784c2a851866eccf57b303e1ad1271；[四后端CI](https://github.com/btlqql/moon-faultgraph/actions/runs/41198974782)已实际完成。三个纯核心可在四后端测试，文件CLI为JS宿主。注册表发布和独立安装状态以配套发布核验记录为准。