Machine learning approaches to solving Boolean Satisfiability (SAT) aim to replace handcrafted heuristics with learning-based models. Graph Neural Networks have emerged as the main architecture for SAT solving, due to the natural graph representation of Boolean formulas. We analyze the expressive power of GNNs for SAT solving through the lens of the Weisfeiler-Leman (WL) test. As our main result, we prove that the full WL hierarchy cannot, in general, distinguish between satisfiable and unsatisfiable instances. We show that indistinguishability under higher-order WL carries over to practical limitations for WL-bounded solvers that set variables sequentially. We further study the expressivity required for several important families of SAT instances, including regular, random and planar instances. To quantify expressivity needs in practice, we conduct experiments on random instances from the G4SAT benchmark and industrial instances from the International SAT Competition. Our results suggest that while random instances are largely distinguishable, industrial instances often require more expressivity to predict a satisfying assignment.


翻译:基于机器学习求解布尔可满足性问题的方法旨在用学习模型替代手工设计的启发式策略。由于布尔公式天然的图表示特性,图神经网络已成为SAT求解的主要架构。本文通过Weisfeiler-Leman测试的视角,系统分析了GNN在SAT求解中的表达能力。我们的核心结果表明:完整的WL层次结构通常无法区分可满足与不可满足的实例。我们证明,高阶WL下的不可区分性会延续到按序赋值的WL有界求解器的实际局限中。我们进一步研究了若干重要SAT实例族(包括正则、随机和平面实例)所需的表达能力。为量化实际场景中的表达能力需求,我们在G4SAT基准测试的随机实例和国际SAT竞赛的工业实例上进行了实验。结果表明:虽然随机实例大多可区分,但工业实例通常需要更强的表达能力才能预测满足赋值。

0
下载
关闭预览

相关内容

SAT是研究者关注命题可满足性问题的理论与应用的第一次年度会议。除了简单命题可满足性外,它还包括布尔优化(如MaxSAT和伪布尔(PB)约束)、量化布尔公式(QBF)、可满足性模理论(SMT)和约束规划(CP),用于与布尔级推理有明确联系的问题。官网链接:http://sat2019.tecnico.ulisboa.pt/
图神经网络可解释性,附45页ppt,Simone Scardapane讲授
专知会员服务
84+阅读 · 2022年7月16日
图神经网络表达能力的研究综述,41页pdf
专知会员服务
173+阅读 · 2020年3月10日
【GNN】深度学习之上,图神经网络(GNN )崛起
产业智能官
16+阅读 · 2019年8月15日
图神经网络火了?谈下它的普适性与局限性
机器之心
22+阅读 · 2019年7月29日
掌握图神经网络GNN基本,看这篇文章就够了
新智元
164+阅读 · 2019年2月14日
图神经网络概述第三弹:来自IEEE Fellow的GNN综述
机器之心
46+阅读 · 2019年1月7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
1+阅读 · 2015年12月31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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31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 · 2015年12月31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 · 2014年12月31日
VIP会员
相关VIP内容
图神经网络可解释性,附45页ppt,Simone Scardapane讲授
专知会员服务
84+阅读 · 2022年7月16日
图神经网络表达能力的研究综述,41页pdf
专知会员服务
173+阅读 · 2020年3月10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
1+阅读 · 2015年12月31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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31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 · 2015年12月31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 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员