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Development of Practical Techniques for All Soltuion Enumeration of Large-scale Constraint Satisfaction Problems

Research Project

Project/Area Number 17K17725
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Intelligent informatics
Theory of informatics
Research InstitutionThe University of Electro-Communications

Principal Investigator

Toda Takahisa  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (50451159)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2018: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords制約充足問題 / SATソルバー / モデル検査 / 反例解析 / セキュリティ / プライバシ / AllSAT / サンプリング / 複合イベント処理 / データベースの匿名化 / アルゴリズム / SAT / 制約 / ネットワーク / データマイニング
Outline of Final Research Achievements

In this research, we developed an efficient method for computationally hard problems that intrinsically require us to enumerate all solutions of constraint satisfaction problems (CSPs). As a major achievement, we developed a computer-aided method to help us to locate faults in the designs of hardware and software. Model checking is a widely applied method for the verification and debugging of information systems. A counterexample is detected from an erroneous system as a proof of error by executing model checking, however, there is a big gap between computing counterexamples and locating faults. We thus proposed a method for providing information regarding error in a more understandable form than counterexamples by abstracting many counterexamples, which is expected to aid us in moving a trace of failure (i.e., a counterexample) to an understanding of the essence of the failure.
Beside the model checking application, we tackled security/privacy-related researches.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

情報システムは現代社会の基盤技術であり、特にセキュリティ、プライバシ、人命などが関わる場面では情報システムの高い品質が求められる。しかし、そのような品質の保証や解析に関わる技術は一般に計算コストが高く、本来的に完全な自動化は見込めないことが多い。本研究の主要な成果として、検証やテスト目的で広く使われている技術(モデル検査)に対してより高度な解析機能を追加した。これにより人手で行われる解析作業を一部自動化することが可能になる。モデル検査以外にもセキュリティ・プライバシーに関わる研究成果も得られ、制約充足に関する最新技術を活用した応用研究の新しい展開につながった。

Report

(6 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (11 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Solving a Simple Routing Problem by CSP Solver with Extra Cross-Avoidable Constraints2021

    • Author(s)
      渡辺 光洋, 戸田 貴久
    • Journal Title

      電子情報通信学会論文誌D 情報・システム

      Volume: J104-D Issue: 4 Pages: 434-441

    • DOI

      10.14923/transinfj.2020JDP7051

    • ISSN
      1880-4535, 1881-0225
    • Year and Date
      2021-04-01
    • Related Report
      2021 Annual Research Report 2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Interval-based Counterexample Analysis for Error Explanation2021

    • Author(s)
      Takahisa Toda, Takeru Inoue
    • Journal Title

      Journal of Information Processing

      Volume: 29 Issue: 0 Pages: 630-639

    • DOI

      10.2197/ipsjjip.29.630

    • NAID

      130008104497

    • ISSN
      1882-6652
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Exact Method for Generating Strategy-Solvable Sudoku Clues2020

    • Author(s)
      Kohei Nishikawa, Takahisa Toda
    • Journal Title

      Algorithms

      Volume: 13 Issue: 7 Pages: 1-17

    • DOI

      10.3390/a13070171

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Exploiting Functional Dependencies of Variables in All Solutions SAT Solvers2017

    • Author(s)
      Takahisa Toda, Takeru Inoue
    • Journal Title

      Journal of Information Processing

      Volume: 25 Issue: 0 Pages: 459-468

    • DOI

      10.2197/ipsjjip.25.459

    • NAID

      130005775576

    • ISSN
      1882-6652
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 属性間依存度を考慮したデータベースの安全なフラグメント化2022

    • Author(s)
      磯田 飛鳥, 戸田 貴久
    • Organizer
      第14回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 不確実性下における複合イベント処理に関する考察2022

    • Author(s)
      夏 涛, 戸田 貴久
    • Organizer
      第186回アルゴリズム研究発表会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 有界モデル検査による独立集合遷移問題の解法に関する考察2022

    • Author(s)
      戸田 貴久, 伊藤 健洋, 川原 純, 宋 剛秀, 鈴木 顕, 照山 順一
    • Organizer
      第186回アルゴリズム研究発表会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 命題論理式の解の一様サンプリングの改善2021

    • Author(s)
      中島祐輝,戸田貴久
    • Organizer
      第20回情報科学技術フォーラム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 制約言語の観点におけるCP4IMの複雑さ2019

    • Author(s)
      戸田貴久
    • Organizer
      基盤(S) 離散構造処理系プロジェクト 「2019年度 初夏のワークショップ」
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] SATフィルターの検討2019

    • Author(s)
      戸田貴久
    • Organizer
      基盤(S) 離散構造処理系プロジェクト 「2019年度 秋のワークショップ」
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] モデル検査における反例空間の構造解析2018

    • Author(s)
      戸田貴久
    • Organizer
      人工知能学会 第107回人工知能基本問題研究会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 誤りの効果的な説明のための反例空間解析2018

    • Author(s)
      戸田貴久
    • Organizer
      第170回アルゴリズム研究会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] モデル検査における反例発見から反例列挙への拡張2017

    • Author(s)
      戸田貴久
    • Organizer
      基盤(S) 離散構造処理系プロジェクト「2017年度 初夏のワークショップ」
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 命題論理式を充足する変数割当の網羅的探索手法について2017

    • Author(s)
      戸田貴久
    • Organizer
      人工知能学会 第103回人工知能基本問題研究会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 効率的なAllSATソルバーの実装と評価2017

    • Author(s)
      戸田貴久, 宋剛秀
    • Organizer
      第19回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Remarks] Strategy-Solvable Sudoku Clue Generation

    • URL

      http://www.disc.lab.uec.ac.jp/toda/code/scg.html

    • Related Report
      2020 Research-status Report 2019 Research-status Report
  • [Remarks] All Solutions SAT Repository

    • URL

      http://www.sd.is.uec.ac.jp/toda/code/allsat.html

    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2023-01-30  

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