A Framework for Autonomous Generation of Strategies in Satisfiability Modulo Theories

• Main Author: Galvez Ramirez, Nicolas
• Other Authors: Angers
• Language: en
• Published: 2018
• Subjects: Satisfiabilité Modulo des Théories; Recherche Autonome; Génie Logiciel basé sur la Recherche; Réglage des Paramètres; Satisfiabilité; Satisfiability Modulo Theories; Evolutionary Algorithms; Autonomous Search; Search-Based Software Engineering; Parameter Configuration; Automated Deduction; Metaheuristics; Satisfiability; 004
• Online Access: http://www.theses.fr/2018ANGE0026/document

La génération de stratégies pour les solveurs en Satisfiabilité Modulo des Théories (SMT) nécessite des outils théoriques et pratiques qui permettent aux utilisateurs d’exercer un contrôle stratégique sur les aspects heuristiques fondamentaux des solveurs de SMT, tout en garantissant leur performance. Nous nous intéressons dans cette thèse au solveur Z3 , l’un des plus efficaces lors des compétitions SMT (SMT-COMP). Dans les solveurs SMT, la définition d’une stratégie repose sur un ensemble de composants et paramètres pouvant être agencés et configurés afin de guider la recherche d’une preuve de (in)satisfiabilité d’une instance donnée. Dans cette thèse, nous abordons ce défi en définissant un cadre pour la génération autonome de stratégies pour Z3, c’est-à-dire un algorithme qui permet de construire automatiquement des stratégies sans faire appel à des connaissances d’expertes. Ce cadre général utilise une approche évolutionnaire (programmation génétique), incluant un système à base de règles. Ces règles formalisent la modification de stratégies par des principes de réécriture, les algorithmes évolutionnaires servant de moteur pour les appliquer. Cette couche intermédiaire permettra d’appliquer n’importe quel algorithme ou opérateur sans qu’il soit nécessaire de modifier sa structure, afin d’introduire de nouvelles informations sur les stratégies. Des expérimentations sont menées sur les jeux classiques de la compétition SMT-COMP. === The Strategy Challenge in Satisfiability Modulo Theories (SMT) claims to build theoretical and practical tools allowing users to exert strategic control over core heuristic aspects of high-performance SMT solvers. In this work, we focus in Z3 Theorem Prover: one of the most efficient SMT solver according to the SMT Competition, SMT-COMP. In SMT solvers, the definition of a strategy relies on a set of tools that can be scheduled and configured in order to guide the search for a (un)satisfiability proof of a given instance. In this thesis, we address the Strategy Challenge in SMT defining a framework for the autonomous generation of strategies in Z3, i.e. a practical system to automatically generate SMT strategies without the use of expert knowledge. This framework is applied through an incremental evolutionary approach starting from basic algorithms to more complex genetic constructions. This framework formalise strategies modification as rewriting rules, where algorithms acts as enginess to apply them. This intermediate layer, will allow apply any algorithm or operator with no need to being structurally modified, in order to introduce new information in strategies. Validation is done through experiments on classic benchmarks of the SMT-COMP.