TOY: A System for Experimenting with Cooperation of Constraint Domains

AbstractThis paper presents, from a user point-of-view, the mechanism of cooperation between constraint domains that is currently part of the system TOY, an implementation of a constraint functional logic programming scheme. This implementation follows a cooperative goal solving calculus based on lazy narrowing. It manages the invocation of solvers for each domain, and projection operations for converting constraints into mate domains via mediatorial constraints. We implemented the cooperation among Herbrand, real arithmetic (R), finite domain (FD) and set (S) domains. We provide two mediatorial constraints: The first one relates the numeric domains FD and R, and the second one relates FD and S

A generic, collaborative framework for internal constraint solving

Esta tesis propone un esquema genérico y cooperativo para CLP(Interval(X)) donde X es cualquier dominio de computación con estructura de retículo. El esquema, que está basado en la teoría de retículos, es un enfoque general para la satisfacción y op-timización de restricciones de intervalo así como para la cooperación de resolutores de intervalo definidos sobre dominios de computación con estructura de retículos, independientemente de la cardinalidad de estos. Nuestra propuesta asegura un enfoque transparente sobre el cual las restricciones, los dominios de computación y los mecanismos de propagación y cooperación, definidos entre las variables restringidas, pueden ser fácilmente especificados a nivel del usuario. La parte principal de la tesis presenta una especificación formal de este esquema.Los principales resultados conseguidos en esta tesis son los siguientes:Una comparativa global de la eficiencia y algunos aspectos de la expresividad de ocho sistemas de restricciones. Esta comparativa, realizada sobre el dominio finito y el dominio Booleano, muestra diferencias principales entre los sistemas de restricciones existentes.Para formalizar el marco de satisfacción de restricciones para CLP(Interval(X))hemos descrito el proceso global de resolución de restricciones de intervalo sobre cualquier retículo, separando claramente los procesos de propagación y división (ramificación) de intervalos. Una de las ventajas de nuestra propuesta es que la monótona de las restricciones esta implícitamente definida en la teoría. Además, declaramos un conjunto de propiedades interesantes que, bajo ciertas condiciones, son satisfechas por cualquier instancia del esquema genérico. Mas aún, mostramos que muchos sistemas de restricciones actualmente existentes satisfacen estas condiciones y, además, proporcionamos indicaciones sobre como extender el sistema mediante la especificación de otras instancias interesantes y novedosas. Nuestro esquema para CLP(Interval(X)) permite la cooperación de resolutores de manera que la información puede ⁰uir entre diferentes dominios de computación.Además, es posible combinar distintas instancias del esquema: por ejemplo, instancias bien conocidas tales como CLP(Interval(<)), CLP(Interval(Integer)),CLP(Interval(Set)), CLP(Interval(Bool)), y otras novedosas que son el resultado de la generación de nuevos dominios de computación definidos por el usuario, o incluso que surgen de la combinación de dominios ya existentes como puede ser CLP(Interval(X1 £ : : : £ Xn)). Por lo tanto, X puede ser instanciado a cualquier conjunto de dominios de computación con estructura de retículo de forma que su correspondiente instancia CLP(Interval(X)) permite una amplia flexibilidad en la definición de dominios en X (probablemente definidos por el usuario) y en la interaccion entre estos dominios.Mediante la implementacion de un prototipo, demostramos que un unico sistema,que este basado en nuestro esquema para CLP(Interval(X)), puede proporcionarsoporte para la satisfaccion y la optimizacion de restricciones as como para la cooperacion de resolutores sobre un conjunto conteniendo multiples dominios decomputacion. Ademas, el sistema sigue un novedoso enfoque transparente sujeto a una doble perspectiva ya que el usuario puede definir no solo nuevas restricciones y su mecanismo de propagacion, sino tambien nuevos dominios sobre los cuales nuevas restricciones pueden ser resueltas as como el mecanismo de cooperacion entre todos los dominios de computación (ya sean definidos por el usuario o predefinidos por el sistema).En nuestra opinión, esta tesis apunta nuevas y potenciales direcciones de investigación dentro de la comunidad de las restricciones de intervalo.Para alcanzar los resultados expuestos, hemos seguido los siguientes pasos (1) la elección de un enfoque adecuado sobre el cual construir los fundamentos teóricos de nuestro esquema genérico; (2) la construcción de un marco teórico genérico (que llamaremos el marco básico) para la propagación de restricciones de intervalo sobre cualquier retículo; (3) la integración, en el marco básico, de una técnica novedosa que facilita la cooperación de resolutores y que surge de la definición, sobre múltiples dominios, de operadores de restricciones y (4) la extensión del marco resultante para la resolución y optimización completa de las restricciones de intervalo.Finalmente presentamos clp(L), un lenguaje de programación lógica de restricciones de intervalo que posibilita la resolución de restricciones sobre cualquier conjunto de retículos y que esta implementado a partir de las ideas formalizadas en el marco teórico. Describimos una primera implementación de este lenguaje y desarrollamos algunos ejemplos de como usarla. Este prototipo demuestra que nuestro esquema para CLP(Interval(X)) puede ser implementado en un sistema único que, como consecuencia, proporciona, bajo un enfoque transparente sobre dominios y restricciones, cooperación de resolutores así como satisfacción y optimización completa de restricciones sobre diferentes dominios de computación

Taming Numbers and Durations in the Model Checking Integrated Planning System

The Model Checking Integrated Planning System (MIPS) is a temporal least commitment heuristic search planner based on a flexible object-oriented workbench architecture. Its design clearly separates explicit and symbolic directed exploration algorithms from the set of on-line and off-line computed estimates and associated data structures. MIPS has shown distinguished performance in the last two international planning competitions. In the last event the description language was extended from pure propositional planning to include numerical state variables, action durations, and plan quality objective functions. Plans were no longer sequences of actions but time-stamped schedules. As a participant of the fully automated track of the competition, MIPS has proven to be a general system; in each track and every benchmark domain it efficiently computed plans of remarkable quality. This article introduces and analyzes the most important algorithmic novelties that were necessary to tackle the new layers of expressiveness in the benchmark problems and to achieve a high level of performance. The extensions include critical path analysis of sequentially generated plans to generate corresponding optimal parallel plans. The linear time algorithm to compute the parallel plan bypasses known NP hardness results for partial ordering by scheduling plans with respect to the set of actions and the imposed precedence relations. The efficiency of this algorithm also allows us to improve the exploration guidance: for each encountered planning state the corresponding approximate sequential plan is scheduled. One major strength of MIPS is its static analysis phase that grounds and simplifies parameterized predicates, functions and operators, that infers knowledge to minimize the state description length, and that detects domain object symmetries. The latter aspect is analyzed in detail. MIPS has been developed to serve as a complete and optimal state space planner, with admissible estimates, exploration engines and branching cuts. In the competition version, however, certain performance compromises had to be made, including floating point arithmetic, weighted heuristic search exploration according to an inadmissible estimate and parameterized optimization

How to take into account general and contextual knowledge for interactive aiding design: Towards the coupling of CSP and CBR approaches

The goal of this paper is to show how it is possible to support design decisions with two different tools relying on two kinds of knowledge: case-based reasoning operating with contextual knowledge embodied in past cases and constraint filtering that operates with general knowledge formalized using constraints. Our goals are, firstly to make an overview of existing works that analyses the various ways to associate these two kinds of aiding tools essentially in a sequential way. Secondly, we propose an approach that allows us to use them simultaneously in order to assist design decisions with these two kinds of knowledge. The paper is organized as follows. In the first section, we define the goal of the paper and recall the background of case-based reasoning and constraint filtering. In the second section, the industrial problem which led us to consider these two kinds of knowledge is presented. In the third section, an overview of the various possibilities of using these two aiding decision tools in a sequential way is drawn up. In the fourth section, we propose an approach that allows us to use both aiding decision tools in a simultaneous and iterative way according to the availability of knowledge. An example dealing with helicopter maintenance illustrates our proposals

An introduction to interval-based constraint processing.

Constraint programming is often associated with solving problems over finite domains. Many applications in engineering, CAD and design, however, require solving problems over continuous (real-valued) domains. While simple constraint solvers can solve linear constraints with the inaccuracy of floating-point arithmetic, methods based on interval arithmetic allow exact (interval) solutions over a much wider range of problems. Applications of interval-based programming extend the range of solvable problems from non-linear polynomials up to those involving ordinary differential equations. In this text, we give an introduction to current approaches, methods and implementations of interval-based constraint programming and solving. Special care is taken to provide a uniform and consistent notation, since the literature in this field employs many seemingly different, but yet conceptually related, notations and terminology

A flexible architecture for privacy-aware trust management

In service-oriented systems a constellation of services cooperate, sharing potentially sensitive information and responsibilities. Cooperation is only possible if the different participants trust each other. As trust may depend on many different factors, in a flexible framework for Trust Management (TM) trust must be computed by combining different types of information. In this paper we describe the TAS3 TM framework which integrates independent TM systems into a single trust decision point. The TM framework supports intricate combinations whilst still remaining easily extensible. It also provides a unified trust evaluation interface to the (authorization framework of the) services. We demonstrate the flexibility of the approach by integrating three distinct TM paradigms: reputation-based TM, credential-based TM, and Key Performance Indicator TM. Finally, we discuss privacy concerns in TM systems and the directions to be taken for the definition of a privacy-friendly TM architecture.\u