Satisfiability Modulo the Theory of Nonlinear Real Arithmetic, SMT(NRA) for short, concerns the satisfiability of polynomial formulas, which are quantifier-free Boolean combinations of polynomial equations and inequalities with integer coefficients and real variables. In this paper, we propose a local search algorithm for a special subclass of SMT(NRA), where all constraints are strict inequalities. An important fact is that, given a polynomial formula with $n$ variables, the zero level set of the polynomials in the formula decomposes the $n$-dimensional real space into finitely many components (cells) and every polynomial has constant sign in each cell. The key point of our algorithm is a new operation based on real root isolation, called cell-jump, which updates the current assignment along a given direction such that the assignment can `jump' from one cell to another. One cell-jump may adjust the values of several variables while traditional local search operations, such as flip for SAT and critical move for SMT(LIA), only change that of one variable. We also design a two-level operation selection to balance the success rate and efficiency. Furthermore, our algorithm can be easily generalized to a wider subclass of SMT(NRA) where polynomial equations linear with respect to some variable are allowed. Experiments show the algorithm is competitive with state-of-the-art SMT solvers, and performs particularly well on those formulas with high-degree polynomials.


翻译:本文研究非线性实数算术理论的可满足性判定(SMT(NRA)),即涉及整数系数、实变量的多项式方程与不等式构成的无量词布尔组合——多项式公式的可满足性问题。针对一类仅含严格不等式的特殊SMT(NRA)子类,我们提出一种局部搜索算法。关键事实在于:对于含n个变量的多项式公式,其中多项式的零水平集将n维实空间分解为有限个组件(胞腔),每个多项式在各胞腔内保持恒定符号。算法核心创新是基于实根分离的新操作——"胞腔跳跃",该操作沿给定方向更新当前赋值,使赋值能从一个胞腔"跳跃"至另一胞腔。单次胞腔跳跃可调整多个变量的取值,而传统局部搜索操作(如SAT中的翻转、SMT(LIA)中的关键移动)仅改变单个变量值。我们同时设计了两级操作选择机制以平衡成功率与效率。此外,本算法可便捷推广至允许存在关于某个变量线性多项式方程的更广泛SMT(NRA)子类。实验表明,该算法与现有最先进SMT求解器性能相当,对高次多项式公式表现尤为优异。

0
下载
关闭预览

相关内容

【硬核书】稀疏多项式优化:理论与实践,220页pdf
专知会员服务
73+阅读 · 2022年9月30日
【硬核书】矩阵代数基础,248页pdf
专知会员服务
88+阅读 · 2021年12月9日
【CIKM2020】神经逻辑推理,Neural Logic Reasoning
专知会员服务
51+阅读 · 2020年8月25日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
生成扩散模型漫谈:最优扩散方差估计(上)
PaperWeekly
0+阅读 · 2022年9月25日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月11日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月9日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月8日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
8+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
9+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
相关资讯
生成扩散模型漫谈:最优扩散方差估计(上)
PaperWeekly
0+阅读 · 2022年9月25日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员