CadiBack: Extracting Backbones with CaDiCaL

The backbone of a satisfiable formula is the set of literals that are true in all its satisfying assignments. Backbone computation can improve a wide range of SAT-based applications, such as verification, fault localization and product configuration. In this tool paper, we introduce a new backbone extraction tool called CadiBack. It takes advantage of unique features available in our state-of-the-art SAT solver CaDiCaL including transparent inprocessing and single clause assumptions, which have not been evaluated in this context before. In addition, CaDiCaL is enhanced with an improved algorithm to support model rotation by utilizing watched literal data structures. In our comprehensive experiments with a large number of benchmarks, CadiBack solves 60% more instances than the state-of-the-art backbone extraction tool MiniBones. Our tool is thoroughly tested with fuzzing, internal correctness checking and cross-checking on a large benchmark set. It is publicly available as open source, well documented and easy to extend

Message passing for quantified Boolean formulas

We introduce two types of message passing algorithms for quantified Boolean formulas (QBF). The first type is a message passing based heuristics that can prove unsatisfiability of the QBF by assigning the universal variables in such a way that the remaining formula is unsatisfiable. In the second type, we use message passing to guide branching heuristics of a Davis-Putnam Logemann-Loveland (DPLL) complete solver. Numerical experiments show that on random QBFs our branching heuristics gives robust exponential efficiency gain with respect to the state-of-art solvers. We also manage to solve some previously unsolved benchmarks from the QBFLIB library. Apart from this our study sheds light on using message passing in small systems and as subroutines in complete solvers.Comment: 14 pages, 7 figure

On Computing Generalized Backbones

Peer reviewe

SAT-based Analysis, (Re-)Configuration & Optimization in the Context of Automotive Product documentation

Es gibt einen steigenden Trend hin zu kundenindividueller Massenproduktion (mass customization), insbesondere im Bereich der Automobilkonfiguration. Kundenindividuelle Massenproduktion führt zu einem enormen Anstieg der Komplexität. Es gibt Hunderte von Ausstattungsoptionen aus denen ein Kunde wählen kann um sich sein persönliches Auto zusammenzustellen. Die Anzahl der unterschiedlichen konfigurierbaren Autos eines deutschen Premium-Herstellers liegt für ein Fahrzeugmodell bei bis zu 10^80. SAT-basierte Methoden haben sich zur Verifikation der Stückliste (bill of materials) von Automobilkonfigurationen etabliert. Carsten Sinz hat Mitte der 90er im Bereich der SAT-basierten Verifikationsmethoden für die Daimler AG Pionierarbeit geleistet. Darauf aufbauend wurde nach 2005 ein produktives Software System bei der Daimler AG installiert. Später folgten weitere deutsche Automobilhersteller und installierten ebenfalls SAT-basierte Systeme zur Verifikation ihrer Stücklisten. Die vorliegende Arbeit besteht aus zwei Hauptteilen. Der erste Teil beschäftigt sich mit der Entwicklung weiterer SAT-basierter Methoden für Automobilkonfigurationen. Wir zeigen, dass sich SAT-basierte Methoden für interaktive Automobilkonfiguration eignen. Wir behandeln unterschiedliche Aspekte der interaktiven Konfiguration. Darunter Konsistenzprüfung, Generierung von Beispielen, Erklärungen und die Vermeidung von Fehlkonfigurationen. Außerdem entwickeln wir SAT-basierte Methoden zur Verifikation von dynamischen Zusammenbauten. Ein dynamischer Zusammenbau repräsentiert die chronologische Zusammenbau-Reihenfolge komplexer Teile. Der zweite Teil beschäftigt sich mit der Optimierung von Automobilkonfigurationen. Wir erläutern und vergleichen unterschiedliche Optimierungsprobleme der Aussagenlogik sowie deren algorithmische Lösungsansätze. Wir beschreiben Anwendungsfälle aus der Automobilkonfiguration und zeigen wie diese als aussagenlogisches Optimierungsproblem formalisiert werden können. Beispielsweise möchte man zu einer Menge an Ausstattungswünschen ein Test-Fahrzeug mit minimaler Ergänzung weiterer Ausstattungen berechnen um Kosten zu sparen. DesWeiteren beschäftigen wir uns mit der Problemstellung eine kleinste Menge an Fahrzeugen zu berechnen um eine Testmenge abzudecken. Im Rahmen dieser Arbeit haben wir einen Prototypen eines (Re-)Konfigurators, genannt AutoConfig, entwickelt. Unser (Re-)Konfigurator verwendet im Kern SAT-basierte Methoden und besitzt eine grafische Benutzeroberfläche, welche interaktive Konfiguration erlaubt. AutoConfig kann mit Instanzen von drei großen deutschen Automobilherstellern umgehen, aber ist nicht alleine darauf beschränkt. Mit Hilfe dieses Prototyps wollen wir die Anwendbarkeit unserer Methoden demonstrieren