Recognition and Exploitation of Gate Structure in SAT Solving

In der theoretischen Informatik ist das SAT-Problem der archetypische Vertreter der Klasse der NP-vollständigen Probleme, weshalb effizientes SAT-Solving im Allgemeinen als unmöglich angesehen wird. Dennoch erzielt man in der Praxis oft erstaunliche Resultate, wo einige Anwendungen Probleme mit Millionen von Variablen erzeugen, die von neueren SAT-Solvern in angemessener Zeit gelöst werden können. Der Erfolg von SAT-Solving in der Praxis ist auf aktuelle Implementierungen des Conflict Driven Clause-Learning (CDCL) Algorithmus zurückzuführen, dessen Leistungsfähigkeit weitgehend von den verwendeten Heuristiken abhängt, welche implizit die Struktur der in der industriellen Praxis erzeugten Instanzen ausnutzen. In dieser Arbeit stellen wir einen neuen generischen Algorithmus zur effizienten Erkennung der Gate-Struktur in CNF-Encodings von SAT Instanzen vor, und außerdem drei Ansätze, in denen wir diese Struktur explizit ausnutzen. Unsere Beiträge umfassen auch die Implementierung dieser Ansätze in unserem SAT-Solver Candy und die Entwicklung eines Werkzeugs für die verteilte Verwaltung von Benchmark-Instanzen und deren Attribute, der Global Benchmark Database (GBD)

URSA: A System for Uniform Reduction to SAT

There are a huge number of problems, from various areas, being solved by reducing them to SAT. However, for many applications, translation into SAT is performed by specialized, problem-specific tools. In this paper we describe a new system for uniform solving of a wide class of problems by reducing them to SAT. The system uses a new specification language URSA that combines imperative and declarative programming paradigms. The reduction to SAT is defined precisely by the semantics of the specification language. The domain of the approach is wide (e.g., many NP-complete problems can be simply specified and then solved by the system) and there are problems easily solvable by the proposed system, while they can be hardly solved by using other programming languages or constraint programming systems. So, the system can be seen not only as a tool for solving problems by reducing them to SAT, but also as a general-purpose constraint solving system (for finite domains). In this paper, we also describe an open-source implementation of the described approach. The performed experiments suggest that the system is competitive to state-of-the-art related modelling systems.Comment: 39 pages, uses tikz.st