Projektbeschreibung
Zuverlässige und effiziente kombinatorische Optimierung
Bei der kombinatorischen Optimierung besteht die Herausforderung darin, effiziente Methoden zu erarbeiten, um Lösungen für komplexe Probleme zu finden. Diese Probleme sind oft mit komplizierten Entscheidungsprozessen verbunden und können so genannte NP-schwere oder noch schlimmere Probleme sein, wodurch sie rechenintensiv sind. Durch die vorhandenen Instrumente wurden zwar erhebliche Fortschritte bei der Lösung solcher Probleme erzielt, aber die Gewährleistung ihrer Zuverlässigkeit ist nach wie vor ein wichtiges Anliegen. Ziel des ERC-finanzierten Projekts CertiFOX ist es in diesem Zusammenhang, 100 % Sicherheit bei der korrekten Lösung von Problemen zu gewährleisten. Durch die Nutzung von Durchbrüchen in der sicheren Protokollierung liegt der Schwerpunkt auf der Bereitstellung von ganzheitlichen Korrektheitsgarantien in Bezug auf benutzerspezifizierte Probleme. Dieser Fortschritt verspricht erhebliche Auswirkungen, denn er erleichtert die Fehlersuche, die Überprüfbarkeit und die strenge Bewertung von algorithmischen Verbesserungen. Insgesamt soll CertiFOX den Weg für eine zuverlässige und effiziente Softwareentwicklung für die kombinatorische Optimierung bereiten.
Ziel
The field of combinatorial optimization is concerned with developing generic tools that take a declarative problem description and automatically compute an optimal solution to it. Often, users specify their problem in a high-level, human-understandable formal language. This specification is first translated into a low-level specification a solver understands and subsequently solved. Thanks to tremendous progress in solving technology, we can now solve a wide variety of NP-hard (or worse) problems in practice. Moreover, these tools are increasingly used in real-life applications, including high-value and life-affecting decisions. Therefore, it is of utmost importance that they be completely reliable. The central objective of this proposal is to develop methodologies and tools with which we can guarantee with 100% certainty that the right problem has been solved correctly.
To achieve this ambitious objective, I will build on recent breakthroughs in proof logging, where solvers do not just output an answer, but also a proof (or certificate) of correctness. However, a major limitation of current techniques is that correctness is not proven relative to the human-understandable specification written by the user, but relative to the low-level translation that the solver receives, meaning that there is no guarantee that the solver is solving the original problem. In this project, I will investigate end-to-end guarantees of correctness. When successful, this will have a major impact on the way combinatorial optimization software is developed, evaluated, and used: the proofs produced will enable (1) debugging, since proofs contain detailed information about where bugs occurred, (2) auditability, since proofs can be stored and checked by an independent third party, and even (3) rigorous evaluation of algorithmic improvements (I, for instance, have first-hand experience of winning a solver competition due to a bug that would have been caught easily using proof logging).
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsGastgebende Einrichtung
1050 Bruxelles / Brussel
Belgien