• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

SAT技術を用いた制約最適化ソルバーの高速化

研究課題

研究課題/領域番号 23K11047
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分60050:ソフトウェア関連
研究機関神戸大学

研究代表者

宋 剛秀  神戸大学, DX・情報統括本部, 准教授 (00625121)

研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2027-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2026年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2025年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2024年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードSATソルバー / SAT符号化 / 制約最適化問題 / 制約充足問題 / 制約プログラミング / SATソルバー
研究開始時の研究の概要

近年,SAT問題を解くプログラムであるSATソルバーの性能が飛躍的に向上している.
本研究の目的は, SATソルバーを用いた高速なSAT型COPソルバーを実現することである.
そのために2つの方法を研究する.1つは,目的関数を表す線形比較制約の MDD を用いた表現とその符号化方法である. もう1つの方法は極小モデル生成を用いた新しい最適化方法である.
COPソルバーはスケジューリング問題,パッキング問題,時間割問題, クラウド上のソフトウェア要素最適配置問題等の組合せ最適化問題に使われるなど実用性が高く, 高速なSAT型COPソルバーを実現できれば産業分野への応用も期待できる.

研究実績の概要

近年, SAT問題を解くプログラムであるSATソルバーの飛躍的な進歩にともない, 制約充足問題 (CSP) をSAT問題に符号化(SAT符号化)して解くSAT型CSPソルバーが成功している. 本研究では,対象を CSP から制約最適化問題 (COP) へ発展させる.
本研究の目的は, SATソルバーを用いた高速なSAT型COPソルバーを実現することである. そのために2つの方法を研究する.1つは,目的関数を表す線形比較制約の MDD (Multi‐valued Decision Diagram) を用いた表現とその符号化方法である.もう1つの方法は極小モデル生成を用いた新しい最適化方法である.
具体的な研究課題は4つある.(A) MDD を用いた線形比較制約の符号化の研究開発, (B) 極小モデル生成の研究開発, (C) 提案方法を用いたSAT型COPソルバーの実装, (D) 提案SAT型COPソルバーの特長的なアプリケーションの研究開発. それぞれの研究課題は密接に関係しているため逐次的に進めるのではなく同時並行的に取り組む計画である.2023年度は (A), (B), (C), (D) それぞれに取り組んだ.(A) については,MDDと似た圧縮データ構造である ZDD を用いた疑似ブール制約の符号化について研究を行い,発表した.(B) については,適用できる問題は限定されるものの符号化を用いた極小モデル生成方法を考案することができた.得られた成果を発表する準備を現在行っている.(C) については,また最新の制約への対応を実装したソルバーsCOPが国際ソルバー競技会XCSP3で準優勝 (CSP部門)という成績を収めた.(D) についてはシステム生物学および組合せ遷移問題の解法を研究し,国際会議で4件論文発表した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

4年の研究計画の初年度に,4つある研究課題のうち4つに着手し,2つについては初期成果の研究発表まで行うことができた.また1つについては国際ソルバー競技会XCSP3で準優勝 (CSP部門)という成績を収めた.このことから,研究は当初の計画以上に進展していると考えている.

今後の研究の推進方策

2024年度は,(B) について研究発表の準備を進め,(C) についてもCOPソルバーの開発を本格的に開始する予定である.

報告書

(1件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Centrale Nantes/CRIL-CNRS UMR 8188/Artois University(フランス)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Potsdam(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] ZDD-based algorithmic framework for solving shortest reconfiguration problems2023

    • 著者名/発表者名
      Takehiro Ito, Jun Kawahara, Yu Nakahata, Takehide Soh, Akira Suzuki, Junichi Teruyama and Takahisa Toda
    • 雑誌名

      Proceedings of the 20th International Conference on the Integration of Constraint Programming, Artificial Intelligence, and Operations Research (CPAIOR 2023), Lecture Notes in Computer Science (LNCS)

      巻: 13884 ページ: 1-17

    • DOI

      10.1007/978-3-031-33271-5_12

    • ISBN
      9783031332708, 9783031332715
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Solving reconfiguration problems of first-order expressible properties of graph vertices with Boolean satisfiability2023

    • 著者名/発表者名
      Takahisa Toda, Takehiro Ito, Jun Kawahara, Takehide Soh, Akira Suzuki, Junichi Teruyama
    • 雑誌名

      Proc. of 35th IEEE International Conference on Tools with Artificial Intelligence (ICTAI 2023)

      巻: - ページ: 294-302

    • DOI

      10.1109/ictai59109.2023.00050

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hamiltonian Cycle Reconfiguration with Answer Set Programming2023

    • 著者名/発表者名
      Hirate Takahiro、Banbara Mutsunori、Inoue Katsumi、Lu Xiao-Nan、Nabeshima Hidetomo、Schaub Torsten、Soh Takehide、Tamura Naoyuki
    • 雑誌名

      Proceedings of the 18th European Conference on Logics in Artificial Intelligence (JELIA 2023)

      巻: LNAI 14281 ページ: 262-277

    • DOI

      10.1007/978-3-031-43619-2_19

    • ISBN
      9783031436185, 9783031436192
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] SAF: SAT-Based Attractor Finder in?Asynchronous Automata Networks2023

    • 著者名/発表者名
      Soh Takehide、Magnin Morgan、Le Berre Daniel、Banbara Mutsunori、Tamura Naoyuki
    • 雑誌名

      Proceedings of the 21st International Conference on Computational Methods in Systems Biology (CMSB 2023)

      巻: LNCS 14137 ページ: 175-183

    • DOI

      10.1007/978-3-031-42697-1_12

    • ISBN
      9783031426964, 9783031426971
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 解集合プログラミングを用いた支配集合遷移2024

    • 著者名/発表者名
      加藤聖人, 宋剛秀, 田村直之, 番原睦則
    • 学会等名
      第26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 (PPL 2024)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] heulingo: 組合せ最適化のための解集合プログラミングに基づく優先度付き巨大近傍探索の実装2024

    • 著者名/発表者名
      杉森唯瑠未, 宋剛秀, 田村直之, 井上克巳, 鍋島英知, 番原睦則
    • 学会等名
      第26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 (PPL 2024)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] ZDDを用いた疑似ブール制約のSAT符号化2023

    • 著者名/発表者名
      大橋 瞭雅, 宋 剛秀
    • 学会等名
      人工知能基本問題研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 最大独立集合問題のSAT技術を用いた解法に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      大森 嶺, 宋 剛秀, 田村 直之
    • 学会等名
      2023年度人工知能学会全国大会(第37回)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] SATソルバーとその応用について2023

    • 著者名/発表者名
      宋 剛秀
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサエティ大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 解集合プログラミングを用いた支配集合遷移問題の解法に関する考察2023

    • 著者名/発表者名
      加藤聖人, 宋剛秀, 田村直之, 番原睦則
    • 学会等名
      2023年度人工知能学会全国大会 (第37回)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [備考] 研究業績リスト (宋 剛秀)

    • URL

      https://tsoh.org/publication/

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [備考] Fun-sCOP

    • URL

      https://tsoh.org/fun-scop/

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2023-04-13   更新日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi