在多代理路径查找(MAPF)中,任务是从其初始位置找到多个代理的非冲突路径,以给定单个目标位置。 MAPF表示经常通过启发式搜索解决的古典人工智能问题。基于搜索的技术的重要替代方案是将MAPF编译为不同的形式主义,例如布尔满足性(SAT)。基于SAT的基于SAT的方法将SAT求解器视为外部工具,其任务是返回输入MAPF的布尔模型的所有决策变量的分配。我们在本短文中存在一种名为DPLL(MAPF)的新型编译方案,其中相对于MAPF规则的判定变量的部分分配的一致性检查直接集成到SAT求解器中。该方案允许在SAT求解器和一致性检查程序同时协同工作以创建布尔模型并搜索其令人满意的分配来进行更远的自动编译。
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Multi-agent path finding (MAPF) is a task of finding non-conflicting paths connecting agents' specified initial and goal positions in a shared environment. We focus on compilation-based solvers in which the MAPF problem is expressed in a different well established formalism such as mixed-integer linear programming (MILP), Boolean satisfiability (SAT), or constraint programming (CP). As the target solvers for these formalisms act as black-boxes it is challenging to integrate MAPF specific heuristics in the MAPF compilation-based solvers. We show in this work how the build a MAPF encoding for the target SAT solver in which domain specific heuristic knowledge is reflected. The heuristic knowledge is transferred to the SAT solver by selecting candidate paths for each agent and by constructing the encoding only for these candidate paths instead of constructing the encoding for all possible paths for an agent. The conducted experiments show that heuristically guided compilation outperforms the vanilla variants of the SAT-based MAPF solver.
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我们从理论和算法的观点正式化和研究多目标任务分配和路径发现(MG-TAPF)问题。MG-TAPF问题是要计算到代理的任务分配,每个任务都由一系列目标位置组成,并为代理的无碰撞路径组成,这些代理商访问其分配任务的所有目标位置。从理论上讲,我们证明MG-TAPF问题是最佳解决的NP问题。我们提出算法,这些算法基于用于多代理路径的算法技术,发现问题并最佳地解决MG-TAPF问题。我们通过实验将这些算法在各种不同的基准域上进行比较。
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We present an approach for the verification of feed-forward neural networks in which all nodes have a piece-wise linear activation function. Such networks are often used in deep learning and have been shown to be hard to verify for modern satisfiability modulo theory (SMT) and integer linear programming (ILP) solvers.The starting point of our approach is the addition of a global linear approximation of the overall network behavior to the verification problem that helps with SMT-like reasoning over the network behavior. We present a specialized verification algorithm that employs this approximation in a search process in which it infers additional node phases for the non-linear nodes in the network from partial node phase assignments, similar to unit propagation in classical SAT solving. We also show how to infer additional conflict clauses and safe node fixtures from the results of the analysis steps performed during the search. The resulting approach is evaluated on collision avoidance and handwritten digit recognition case studies.
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在多代理路径查找(MAPF)问题中,一组在图表上移动的代理必须达到其自身各自的目的地,而无需间间冲突。在实用的MAPF应用中,如自动仓库导航,偶尔有数百个或更多代理商,MAPF必须在终身基础上迭代地解决。这种情景排除了离线计算密集型最佳方法的简单调整;因此,可扩展的子最优算法用于此类设置。理想的可扩展算法适用于可预测计算时间的迭代方案和输出合理的解决方案。对于上述目的,在本研究中,提出了一种具有回溯(PIBT)的优先级继承的新型算法以迭代地解决MAPF。 PIBT依赖于适应性优先级方案,专注于多个代理的相邻运动;因此它可以应用于若干域。我们证明,无论其数量如何,当环境是图形时,所有代理都保证在有限的时间内达到目的地,使得所有相邻节点属于一个简单的周期(例如,双绞线)。实验结果涵盖了各种场景,包括真正的机器人演示,揭示了所提出的方法的好处。即使用数百种代理商,PIBT也会立即产生可接受的解决方案,可以解决其他事实上MAPF方法的大型情况。此外,PIBT在运行时和解决方案质量的自动化仓库中的传送包中的迭代方案上占据了现有方法。
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Alphazero及其扩展Muzero是使用机器学习技术在国际象棋,GO和其他一些游戏的超人级别上玩的计算机程序。他们仅通过从自我玩法中学习的强化学习才能达到这种水平,除了游戏规则外,没有任何领域知识。适应alphazero中用于解决搜索问题的方法和技术是一个自然的想法。给定搜索问题,如何代表alphazero启发的求解器?这个搜索问题的“解决规则”是什么?我们用简单的求解器和自我还原来描述可能的表示形式,并为满足性问题提供了此类表示的例子。我们还描述了适合搜索问题的蒙特卡洛树搜索版本。
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审查多个机器人的无碰撞路径的目的对于现实世界多机器人系统很重要,并且已被研究为在图形上的优化问题,称为多代理路径查找(MAPF)。这篇评论调查了不同类别的经典和最先进的MAPF算法,并进行了不同的研究尝试,以应对将MAPF技术推广到现实世界情景的挑战。最新的发现解决MAPF问题是在计算上具有挑战性的。最近的进步导致了MAPF算法,该算法可以在运行时计算数百个机器人和数千个导航任务的无碰撞路径。 MAPF的许多变体已被正式化,以使MAPF技术适应不同的现实需求,例如机器人运动学的考虑,实时系统的在线优化以及任务分配和路径计划的集成。用于MAPF问题的摘要算法技术已经解决了多个多机器人应用程序的重要方面,包括自动仓库履行和分类,自动化火车调度以及非独立机器人和四轮驱动器的导航。这展示了它们在大型多机器人系统的现实应用中的潜力。
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MD4 and MD5 are seminal cryptographic hash functions proposed in early 1990s. MD4 consists of 48 steps and produces a 128-bit hash given a message of arbitrary finite size. MD5 is a more secure 64-step extension of MD4. Both MD4 and MD5 are vulnerable to practical collision attacks, yet it is still not realistic to invert them, i.e. to find a message given a hash. In 2007, the 39-step version of MD4 was inverted via reducing to SAT and applying a CDCL solver along with the so-called Dobbertin's constraints. As for MD5, in 2012 its 28-step version was inverted via a CDCL solver for one specified hash without adding any additional constraints. In this study, Cube-and-Conquer (a combination of CDCL and lookahead) is applied to invert step-reduced versions of MD4 and MD5. For this purpose, two algorithms are proposed. The first one generates inversion problems for MD4 by gradually modifying the Dobbertin's constraints. The second algorithm tries the cubing phase of Cube-and-Conquer with different cutoff thresholds to find the one with minimal runtime estimation of the conquer phase. This algorithm operates in two modes: (i) estimating the hardness of an arbitrary given formula; (ii) incomplete SAT-solving of a given satisfiable formula. While the first algorithm is focused on inverting step-reduced MD4, the second one is not area-specific and so is applicable to a variety of classes of hard SAT instances. In this study, for the first time in history, 40-, 41-, 42-, and 43-step MD4 are inverted via the first algorithm and the estimating mode of the second algorithm. 28-step MD5 is inverted for four hashes via the incomplete SAT-solving mode of the second algorithm. For three hashes out of them this is done for the first time.
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Deep neural networks have emerged as a widely used and effective means for tackling complex, real-world problems. However, a major obstacle in applying them to safety-critical systems is the great difficulty in providing formal guarantees about their behavior. We present a novel, scalable, and efficient technique for verifying properties of deep neural networks (or providing counter-examples). The technique is based on the simplex method, extended to handle the non-convex Rectified Linear Unit (ReLU ) activation function, which is a crucial ingredient in many modern neural networks. The verification procedure tackles neural networks as a whole, without making any simplifying assumptions. We evaluated our technique on a prototype deep neural network implementation of the next-generation airborne collision avoidance system for unmanned aircraft (ACAS Xu). Results show that our technique can successfully prove properties of networks that are an order of magnitude larger than the largest networks verified using existing methods.
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组合优化是运营研究和计算机科学领域的一个公认领域。直到最近,它的方法一直集中在孤立地解决问题实例,而忽略了它们通常源于实践中的相关数据分布。但是,近年来,人们对使用机器学习,尤其是图形神经网络(GNN)的兴趣激增,作为组合任务的关键构件,直接作为求解器或通过增强确切的求解器。GNN的电感偏差有效地编码了组合和关系输入,因为它们对排列和对输入稀疏性的意识的不变性。本文介绍了对这个新兴领域的最新主要进步的概念回顾,旨在优化和机器学习研究人员。
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命题模型计数或#SAT是计算布尔公式满足分配数量的问题。来自不同应用领域的许多问题,包括许多离散的概率推理问题,可以将#SAT求解器解决的模型计数问题转化为模型计数问题。但是,确切的#sat求解器通常无法扩展到工业规模实例。在本文中,我们提出了Neuro#,这是一种学习分支启发式方法,以提高特定问题家族中的实例的精确#sat求解器的性能。我们通过实验表明,我们的方法减少了类似分布的持有实例的步骤,并将其推广到同一问题家族的更大实例。它能够在具有截然不同的结构的许多不同问题家族上实现这些结果。除了步骤计数的改进外,Neuro#还可以在某些问题家族的较大实例上在较大的实例上实现壁式锁定速度的订单,尽管开头查询了模型。
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本文收集了提交给核心挑战2022的求解器和ISR实例的所有描述。
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我们提出了一种改善机器学习(ML)决策树(DTS)的准确性拦截权衡的方法。特别是,我们将最大的满足技术应用于计算最低纯DTS(MPDT)。我们提高了先前方法的运行时,并证明这些MPDT可以优于ML Framework Sklearn生成的DTS的准确性。
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随着神经网络作为任务至关重要系统中组成部分的越来越多的整合,越来越需要确保它们满足各种安全性和livesice要求。近年来,已经提出了许多声音和完整的验证方法,但这些方法通常受到严重的可伸缩性限制。最近的工作提出了通过抽象 - 再填充功能增强这种验证技术的增强,这些功能已被证明可以提高可伸缩性:而不是验证大型且复杂的网络,而是验证者构造,然后验证一个较小的网络,其正确性意味着原始的正确性网络。这种方案的缺点是,如果验证较小的网络失败,则验证者需要执行改进步骤,以增加验证网络的大小,然后开始从SCRATCH验证新网络 - 有效地``'浪费''它的早期工作在验证较小的网络方面。在本文中,我们通过使用\ emph {残留推理}来提高基于抽象的神经网络验证的增强:在验证抽象网络时使用信息的过程,以加快对精制网络的验证。本质上,该方法允许验证者存储有关确保正确行为的搜索空间部分的信息,并允许其专注于可能发现错误的区域。我们实施了我们的方法,以扩展到Marabou验证者,并获得了有希望的结果。
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代表SAT实例的图表的视觉布局可以突出显示SAT实例的社区结构。SAT实例的社区结构与实例硬度和已知条款质量启发式方法有关。我们的工具SATVIZ使用可变交互图和强制定向的布局算法可视化CNF公式。借助SATVIZ,可以对条款证明进行动画,以连续突出最近学习子句的移动窗口中发生的变量。如果需要,Satviz还可以使用调整后的边缘权重创建可变交互图的新布局。在本文中,我们描述了Satviz的结构和特征集。我们还提出了一些使用Satviz创建的有趣的可视化。
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Partial MaxSAT (PMS) and Weighted PMS (WPMS) are two practical generalizations of the MaxSAT problem. In this paper, we propose a local search algorithm for these problems, called BandHS, which applies two multi-armed bandits to guide the search directions when escaping local optima. One bandit is combined with all the soft clauses to help the algorithm select to satisfy appropriate soft clauses, and the other bandit with all the literals in hard clauses to help the algorithm select appropriate literals to satisfy the hard clauses. These two bandits can improve the algorithm's search ability in both feasible and infeasible solution spaces. We further propose an initialization method for (W)PMS that prioritizes both unit and binary clauses when producing the initial solutions. Extensive experiments demonstrate the excellent performance and generalization capability of our proposed methods, that greatly boost the state-of-the-art local search algorithm, SATLike3.0, and the state-of-the-art SAT-based incomplete solver, NuWLS-c.
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域特异性启发式方法是有效解决组合问题的必不可少的技术。当前将特定于域的启发式方法与答案集编程(ASP)集成的方法在处理基于部分分配的非单调指定的启发式方法时,这是不令人满意的。例如,在挑选尚未放入垃圾箱中的物品时,这种启发式方法经常发生。因此,我们介绍了ASP中域特异性启发式方法声明性规范的新颖语法和语义。我们的方法支持启发式陈述,依赖于解决过程中所维持的部分任务,这是不可能的。我们在Alpha中提供了一种实现,该实现使Alpha成为第一个支持声明指定的域特定启发式方法的懒惰的ASP系统。使用两个实际的示例域来证明我们的提议的好处。此外,我们使用我们的方法用A*实施知情},该搜索首次在ASP中解决。 A*应用于两个进一步的搜索问题。实验证实,结合懒惰的ASP解决方案和我们的新型启发式方法对于解决工业大小的问题至关重要。
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多年来,确定有向图的多代理途径的计算复杂性一直是一个空旷的问题。对于无方向的图,可以在多项式时间内确定可溶性,如八十年代所示。此外,最近已经证明,在多项式时间内可以解决有向图的特殊情况。在本文中,我们表明问题在一般情况下是NP-HARD。另外,一些上限得到了证明。
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回答集编程(ASP)已成为一种流行的和相当复杂的声明问题解决方法。这是由于其具有吸引力的地址解决方案的工作流程,这是可以轻松解决问题解决的方法,即使对于计算机科学外的守护者而言。与此不同,底层技术的高度复杂性使得ASP专家越来越难以将想法付诸实践。有关解决此问题,本教程旨在使用户能够构建自己的基于ASP的系统。更确切地说,我们展示了ASP系统Clingo如何用于扩展ASP和实现定制的专用系统。为此,我们提出了两个替代方案。我们从传统的AI技术开始,并展示元编程如何用于扩展ASP。这是一种相当轻的方法,依赖于Clingo的reation特征来使用ASP本身表达新功能。与此不同,本教程的主要部分使用传统的编程(在Python中)来通过其应用程序编程接口操纵Clingo。这种方法允许改变和控制ASP的整个模型 - 地面解决工作流程。 COMENT of Clingo的新应用程序课程使我们能够通过自定义类似于Clingo中的进程来绘制Clingo的基础架构。例如,我们可能会互动到程序的抽象语法树,控制各种形式的多射击求解,并为外国推论设置理论传播者。另一种横截面结构,跨越元以及应用程序编程是Clingo的中间格式,即指定底层接地器和求解器之间的界面。我们通过示例和几个非琐碎的案例研究说明了本教程的前述概念和技术。
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该文档代表2022 XCSP3竞赛的程序。这场约束求解者的竞争结果在2022年7月31日至2022年8月7日在以色列海法举行的2022年奥运会(Federated Logic Conference)展出。
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