Approximate model counting is the task of approximating the number of solutions to an input Boolean formula. The state-of-the-art approximate model counter for formulas in conjunctive normal form (CNF), ApproxMC, provides a scalable means of obtaining model counts with probably approximately correct (PAC)-style guarantees. Nevertheless, the validity of ApproxMC's approximation relies on a careful theoretical analysis of its randomized algorithm and the correctness of its highly optimized implementation, especially the latter's stateful interactions with an incremental CNF satisfiability solver capable of natively handling parity (XOR) constraints. We present the first certification framework for approximate model counting with formally verified guarantees on the quality of its output approximation. Our approach combines: (i) a static, once-off, formal proof of the algorithm's PAC guarantee in the Isabelle/HOL proof assistant; and (ii) dynamic, per-run, verification of ApproxMC's calls to an external CNF-XOR solver using proof certificates. We detail our general approach to establish a rigorous connection between these two parts of the verification, including our blueprint for turning the formalized, randomized algorithm into a verified proof checker, and our design of proof certificates for both ApproxMC and its internal CNF-XOR solving steps. Experimentally, we show that certificate generation adds little overhead to an approximate counter implementation, and that our certificate checker is able to fully certify $84.7\%$ of instances with generated certificates when given the same time and memory limits as the counter.


翻译:近似模型计数旨在估算输入布尔公式的解的数量。针对合取范式(CNF)公式的先进近似模型计数器ApproxMC,提供了一种可扩展的方法来获取具有概率近似正确(PAC)式保证的模型计数。然而,ApproxMC近似结果的有效性依赖于对其随机算法的严谨理论分析及其高度优化实现的正确性,尤其是后者与能够原生处理奇偶校验(XOR)约束的增量式CNF可满足性求解器之间的状态交互。我们提出了首个具有形式化验证输出近似质量保证的近似模型计数认证框架。我们的方法结合了:(i)在Isabelle/HOL证明助手中对算法PAC保证进行的静态一次性形式化证明;以及(ii)利用证明证书对ApproxMC调用外部CNF-XOR求解器进行动态逐轮验证。我们详述了建立这两部分验证之间严格联系的一般方法,包括将形式化的随机算法转化为可验证证明检查器的实施方案,以及为ApproxMC及其内部CNF-XOR求解步骤设计的证明证书结构。实验表明,证书生成对近似计数器实现带来的开销极小,且我们的证书检查器在获得与计数器相同的时间和内存限制时,能够对生成证书的实例实现$84.7\%$的完全认证。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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
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
Arxiv
18+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
12+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
15+阅读 · 2022年5月14日
Arxiv
24+阅读 · 2022年2月4日
Knowledge Embedding Based Graph Convolutional Network
Arxiv
24+阅读 · 2021年4月23日
Arxiv
11+阅读 · 2021年2月17日
Arxiv
12+阅读 · 2019年2月26日
Deep Anomaly Detection with Outlier Exposure
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月21日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15日
VIP会员
最新内容
【NTU博士论文】3D人体动作生成
专知会员服务
2+阅读 · 4月24日
以色列军事技术对美国军力发展的持续性赋能
专知会员服务
8+阅读 · 4月24日
《深度强化学习在兵棋推演中的应用》40页报告
专知会员服务
11+阅读 · 4月24日
《多域作战面临复杂现实》
专知会员服务
8+阅读 · 4月24日
《印度的多域作战:条令与能力发展》报告
专知会员服务
3+阅读 · 4月24日
相关资讯
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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关论文
Arxiv
18+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
12+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
15+阅读 · 2022年5月14日
Arxiv
24+阅读 · 2022年2月4日
Knowledge Embedding Based Graph Convolutional Network
Arxiv
24+阅读 · 2021年4月23日
Arxiv
11+阅读 · 2021年2月17日
Arxiv
12+阅读 · 2019年2月26日
Deep Anomaly Detection with Outlier Exposure
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月21日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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
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