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2013 年度 実施状況報告書

基数制約を用いたSATソルバーの拡張とその応用に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 25330085
研究種目

基盤研究(C)

研究機関九州大学

研究代表者

越村 三幸  九州大学, システム情報科学研究科(研究院, 助教 (30274492)

研究分担者 長谷川 隆三  九州大学, システム情報科学研究科(研究院, 教授 (20274483)
藤田 博  九州大学, システム情報科学研究科(研究院, 准教授 (70284552)
力 規晃  徳山工業高等専門学校, 情報電子工学科, 助手 (50290804)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードSATソルバー / 組合せ最適 / SAT符号化 / 基数制約
研究概要

本年度は,(A) SATソルバー,(B) MaxSATソルバー,(C) MaxSATの応用,(D) 基数制約のSAT符号化について研究を進め,4件の査読付き論文の公表,4件の学会発表を行った.
(A)については,重複証明を回避するために作られる学習節の評価尺度と保持量に着目し,SATソルバーMiniSat2.2の改良を行った.(評価尺度として広く用いられている)LBDを改良した尺度で低い評価の学習節を積極的に削除すると性能が向上することを定量的に確かめた.また,SATソルバー競技会(SAT Competition 2013)に出品し,
SINNminisat 1.0.0がMiniSAT Hack-track部門で1位,ZENN 0.1.0がCore Solvers, Sequential Application SAT部門で2位の成績をおさめた.
(B) については,重み付きMaxSAT問題にも対応できるようにMaxSATソルバーQMaxSATを拡張した.QMaxSATの性能に大きく関わる基数制約のSAT符号化については,4種類を組込んで問題により切り替えられるようにした.また,MaxSATソルバー評価会(Max-SAT 2013)に出品し,QMaxSAT2-mtがPartial Max-SAT, Industrial部門で2位の成績をおさめた.
(C) については,MaxSATを用いたAES暗号鍵の復元法を考案し,SATによる従来手法に比べ,高速に復元できることを確かめた.(D) については,昨年度考案したModulo Totalizerについて,計算量的な解析を進めるとともにQMaxSATに組込んで性能評価を行った.
定期的な研究活動については,力研究分担者が2ヶ月に1回程度,九州大学を訪問し,成果発表・研究交流・情報交換を行った.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

(A)については,学習節の評価尺度/保持数の探究を進め,SATソルバーの性能改善に成功した.SAT競技会での結果によるとこのソルバーは世界トップクラスの性能を示しており,目的を上回る成果が得られた.
(B)については,基数制約のSAT符号化法を複数組込んだMaxSATソルバーの実装については,概ね計画通りであるが,UNSATコアを利用したソルバーについては着手できなかった.
(C)については,「MaxSATによるAES暗号鍵の復元」の着想に至り,論文が国際会議に採録されたことは,想定外の進展であった.(D)については,ソルバーの学習節生成機能を考慮したSAT符号化については着手できなかった.一方,arc consistencyを持つ符号化は,理論面では非常に重視されているが,実用上はそれほど重要ではないらしいことが定量的に明らかなったことは評価できる.
以上,それぞれ予定より進んだ項目もあればそうでない項目もあり,全体として「おおむね順調に進展している」と評価した.

今後の研究の推進方策

概ね,当初計画とおりに進めて行く予定であるが,(B)については,MaxSAT節の簡単化機能の組込みに着手したいと考えている.この機能については,当初の計画にはなかったものである.また,帰納論理プログラムのMaxSAT符号化についても取り組んでいきたい.

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] SCSat: A Soft Constraint Guided SAT Solver2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fujita, Miyuki Koshimura, Ryuzo Hasegawa
    • 雑誌名

      Proc. of SAT 2013

      巻: なし ページ: 415-421

    • DOI

      10.1007/978-3-642-39071-5_32

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modulo Based CNF Encoding of Cardinality Constraints and Its Application to MaxSAT Solvers2013

    • 著者名/発表者名
      Toru Ogawa, YangYang Liu, Ryuzo Hasegawa, Miyuki Koshimura, Hiroshi Fujita
    • 雑誌名

      Proc. of ICTAI 2013

      巻: なし ページ: 9-17

    • DOI

      10.1109/ICTAI.2013.13

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Using MaxSAT to Correct Errors in AES Key Schedule Images2013

    • 著者名/発表者名
      Xiaojuan Liao, Hui Zhang, Miyuki Koshimura, Hiroshi Fujita, Ryuzo Hasegawa
    • 雑誌名

      Proc. of ICTAI 2013

      巻: なし ページ: 284-291

    • DOI

      10.1109/ICTAI.2013.51

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modulo 計算に基づく基数制約のCNF符号化方式の提案と評価2013

    • 著者名/発表者名
      小川 徹,劉 洋洋,長谷川 隆三,越村 三幸,藤田 博
    • 雑誌名

      九州大学 システム情報科学紀要

      巻: 18(2) ページ: 85-92

    • 査読あり
  • [学会発表] MaxSATを利用したAES暗号鍵の復元2014

    • 著者名/発表者名
      廖暁鵑, 越村三幸
    • 学会等名
      火の国情報シンポジウム
    • 発表場所
      大分大学工学部
    • 年月日
      20140304-20140305
  • [学会発表] SATソルバーの学習節を考慮した新高速化法2013

    • 著者名/発表者名
      早田 翔,長谷川 隆三,藤田 博,越村 三幸
    • 学会等名
      2013年度 人工知能学会全国大会(第27回)
    • 発表場所
      富山国際会議場
    • 年月日
      20130604-20130607
  • [学会発表] SCSatを用いたラムゼー数の下界更新について2013

    • 著者名/発表者名
      藤田 博
    • 学会等名
      2013年度 人工知能学会全国大会(第27回)
    • 発表場所
      富山国際会議場
    • 年月日
      20130604-20130607
  • [学会発表] MaxSATソルバ用いた高分子の組成と物性との関係に関する考察2013

    • 著者名/発表者名
      力 規晃,越村 三幸,西田 光生,阿部 幸浩,藤田 博,長谷川 隆三
    • 学会等名
      2013年度 人工知能学会全国大会(第27回)
    • 発表場所
      富山国際会議場
    • 年月日
      20130604-20130607
  • [備考] QMaxSAT: Q-dai MaxSAT Solver

    • URL

      https://sites.google.com/site/qmaxsat/

URL: 

公開日: 2015-05-28  

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