形式検証に対する異議：50年後の考察

Ivan Gavran 2026年8月15日 形式検証に対する異議：50年後の考察 エンジニアたちはソフトウェア検証に興奮しています！これは驚きかもしれませんが、検証は長い間、ごくニッチなケース（せいぜい）でしか有用でないと考えられてきました。しかし、その周りの熱狂は明らかにここにあります。Google Trendsは過去2年間で形式検証/形式手法の検索の大幅な増加を示しており、誰もがLeanを学んでおり、新しい仕様言語が定期的に登場し、主要なアプリケーションのエンドツーエンド検証の取り組み（例：Signal Shotプロジェクト）が行われています。 この興奮の主な推進力はAIコーディングです。第一に、AIエージェントは、それらが書くプログラムの理解に穴を残し、それによって他の手段による正しさの保証の必要性を生み出します。第二に、それらは検証自体をより速く、実世界のソフトウェア開発に組み込みやすくします。第三に、そしておそらくビジネスにとって最も重要なことですが、プログラムを書くことが超高速化されれば、将来のすべての利益はソフトウェアの正しさ保証の分野にあるでしょう。 AntithesisのWill Wilsonは、彼の「We won, what now?」と題された講演で、この伝統的にニッチな分野の勝利を宣言しています（この講演はBug Bash 2026のオープニングとして行われ、検証コミュニティの将来にとって、主流採用を考えると良いアイデアを提供しています）。この勝利の文脈で、50年前に反対された古典的な論文の一つ、「Social Processes and Proofs of Theorems and Programs」に戻るのは興味深いことです。1979年に書かれたこの論文の著者たちは、「我々は…プログラム検証は失敗する運命にあると信じている。それがプログラムに対する信頼にどのように影響を与えることができるか見当もつかない」と述べています。私は論文の議論を検討し、最近の（もしあれば）発展がそれらを無効にするかどうかを調べます。 これは完全に真剣なものではなく、楽しい演習です。論文は実際にはすべての形式手法の取り組みが破滅すると主張しているわけではありません（ただし、完全な検証のみです）。さらに、検証がソフトウェアエンジニアリングの定期的な一部になるかどうかははるかに不明です（私たちが目にしているのは、関心の初期の兆候にすぎません）。それにもかかわらず、50年前に根本的と見なされた障害を2026年に再検討することは、有用で興味深いものになるでしょう。 議論1：数学的証明は社会プロセスに関するものである この議論では、論文の著者は、各プログラムが証明を必要とする定理に対応するという点で、プログラミングが数学のようになるべきだという考えに反対しています。彼らは次のように述べています。「待ってください、数学でさえ、定理の証明がプロセスの終わりではありません。代わりに、証明は最初のステップであり、コミュニケーションの手段です。本当に重要な部分は、他の数学者が証明を内面化し、主張が数学の他の分野や物理的現実に接触するときに起こります。このプロセス全体が、主張の信頼性に貢献します。」 コメント：ここでは何も反論する点はありません。プログラムの証明は、数学と正確に対応する必要はありません。（この議論は、ソフトウェア検証の基本ではなく、特定の動機に対するものです。） 議論2：仕様の問題 議論の最初の部分は次のようになります。非公式な現実世界の要件（関係者はその要件が何であるかについて共有された直感的な理解を持っている）があります。この直感的で非公式な要件を形式仕様に翻訳する必要がありますが、それ自体が非公式なプロセスです。検証されていないこのプロセスで、多くのものが失われたり誤解されたりする可能性があります。 コメント：それは公平な指摘です。反論としては、仕様は実装よりも非公式な要件に近い（したがって、間違いは発見しやすい）ということです。さらに、現代の仕様言語（Quintなど）は、仕様とそのすべてのエッジケースをインタラクティブに検査し、それが本当に私たちの直感に対応していることを確認することを可能にします。 議論の第二部では、仕様は実装から独立している場合にのみ価値があると言います。ソフトウェア開発の反復的な性質を考えると、それはほぼ不可能です。独立性が失われると、私たちは仕様と実装を調整しているだけであり（そして両方に同様の間違いを導入する可能性があります）。 コメント：これは過去でさえ強力な議論ではなかったと思いますし、特にコーディングエージェントがループにいる場合はなおさらです。追加の理解が得られるときはいつでも、開発プロセス全体にとって良いことです。最終的な裁定者である人間は、仕様を変更する方向を決定し、初期の仮定を再検討します。コーディングエージェントは、コードを生成および変更し、証明を生成することを許可される場合があります。しかし、仕様を変更する必要がある場合、何が正しいかの最終的な裁定者である人間だけがそれを行うことができます。これは議論2の最初の部分に戻ります。 議論3：完全自動検証は手の届かないところにある コミュニケーションの手段としての検証の悪さについて論じた後、著者たちは完全自動検証ツールの可能性に注意を向けます（この場合、証明が同僚間の社会プロセスをトリガーしなかったとしても、プログラムが正しく証明されたという事実に満足できるかもしれません）。著者たちは、完全自動検証ツールは決して構築されない可能性が非常に高いと主張しています。 コメント：その間、自動検証ツールの開発にはある程度の進展がありましたが、人間の努力（証明を書くか、モデルチェックに適したモデルを書くか）は依然として重要です。しかし、LLM搭載ツールはこのギャップを急速に縮めています。Igor Konnovは、彼の投稿「Formal proofs for distributed protocols with AI may be closer than you think」で、LeanでBen-Orプロトコルの安全性を証明した経験を説明しています。 議論4：完全自動検証が可能になったとしても、それは有害である 著者たちは、単に「検証済み」または「未検証」と応答する検証ツールは理解に貢献せず、プログラマーはプログラムをさらに変更する方法について手詰まりになると主張しています。さらに、検証されたプログラムを持つことは、他の防御層（監視、レート制限など）へのインセンティブを減らす可能性があると主張しています。 コメント：これは、自動検証が存在する場合の検証ツールとプログラマーの行動について最悪の仮定に依存する、弱い議論です。 議論5：現実世界のシステムは仕様化するにはあまりにも複雑すぎる アルゴリズムと現実世界のシステムの間には、正しく指摘されているように、大きな違いがあります。アルゴリズムの仕様はしばしば簡潔で整然としているかもしれませんが、現実世界のシステムの仕様はアドホックで、不安定で、乱雑です。さらに、ほとんどの現実世界のシステムでは、アルゴリズムは単純で簡単であり（したがって、それらを検証することには大きな価値はありません）。 コメント：すべてのシステムが検証される必要がないのは事実です。しかし、過去数十年間、より多くの検証を推進する変化がありました。ソフトウェアがクリティカルインフラストラクチャと金融の世界に入り込むにつれて、リスクは高まります。コーディングエージェントが私たちが望むものを作成すると信じる希望があるなら、私たちが望むものを説明できる方が良いでしょう。もちろん、これには常に形式仕様が必要なわけではありませんが、コーディングエージェントと協力する際には、意図を正確に仕様化するという目標がより重要になります。（これは完全な検証を意味するものではありませんが、仕様の技術も形式手法ツールの1つです。） 議論6：ソフトウェアの信頼性は検証よりもはるかに大きい 「プログラムを正しくするという願望は建設的で価値がある。しかし、検証の単一的な見方は、実際の数学的証明の正しさの基準、または実際の工学的構造の信頼性の基準を受け入れることから生じる利益を見落としている。経済的制約内での実用性の追求、成功した設計を再利用することによるイノベーションの促進、