2026年7月5日日曜日

IIS機能とUNSATコアの対比

似て別物です。世界が違うと言ってもよいかもしれません。各々に得意分野があり、その特異分野で、威力を発揮させるようにする、ことがポイントです。

 結論から言うと、IIS(Irreducible Infeasible Subsystem)UNSAT Core は「不整合の最小原因を抽出する」という点で似ているが、

目的・性質・使われる世界(数理最適化 vs SAT/SMT)・最小性の意味 がかなり違います。

実務・アルゴリズム観点での“本質的な違い” をまとめます。

🎯 まず一言で対比

  • IIS(LP/MIP)制約集合の中で「これだけで infeasible になる最小セット」 → 数理最適化ソルバーが使う概念(Gurobi, CPLEX, COPT)

  • UNSAT Core(SAT/SMT)充足不能になる「節(またはアサーション)の部分集合」 → SAT/SMTソルバー(Kissat, Z3, CVC5)が使う概念

どちらも「不整合の原因を最小化して抽出する」機能だが、 最小性の定義が違う のが最大のポイント。

🧩 IIS と UNSAT Core の“最小性”の違い

◆ IIS の最小性(LP/MIP)

  • 除去最小性(minimal) IIS に含まれる制約のどれか 1 つでも除くと実行可能になる

  • ただし “最小サイズ” ではない(minimum ではない) → 複数の IIS が存在する → ソルバーはそのうちの 1 つを返すだけ

◆ UNSAT Core の最小性(SAT/SMT)

  • 除去最小性(minimal) が基本

  • さらに SMT では 最小 UNSAT Core(minimum UNSAT core) を求めるアルゴリズムも存在 → サイズ最小化(cardinality minimal) → MUS(Minimal Unsatisfiable Subset)とも呼ばれる

SAT/SMT の世界は「節の集合」が明確なので、 MUS/MCS(Minimal Correction Set) などの理論が発達している。

🏭 実務的な違い

1. IIS は連続制約(LP/MIP)の世界に限定

  • 線形制約

  • 変数の上下限

  • MIP の integrality も含むが、節レベルの扱いではない

  • ソルバー内部のフェーズ I/II、Farkas 証明などを使う

2. UNSAT Core は論理式(SAT/SMT)の世界

  • CNF の節

  • SMT のアサーション

  • 証明オブジェクト(DRAT, LRAT)を使って抽出

3. Kissat は UNSAT Core を返せるが IIS は返せない

Kissat は SAT ソルバーなので、 UNSAT Core(節の集合) は返せるが、 IIS(LP/MIP の制約集合) は扱えない。

🔧

✔ SAT/SMT の世界では UNSAT Core 抽出は標準機能

  • Kissat → DRAT 証明を出力 → 外部ツールで UNSAT Core 抽出可能

  • CaDiCaL → UNSAT Core 抽出機能あり

  • Z3 → get-unsat-core で直接取得

  • CVC5 → UNSAT Core 取得可能

  • PicoSAT → コア抽出あり

つまり SAT/SMT では UNSAT Core は普通に取れる

✔ LP/MIP の IIS を SAT ソルバーで代替することはできない

理由:

  • LP/MIP の制約は論理節ではない

  • 実数・不等式・連続領域が SAT の CNF では表現できない

  • 変換すると SMT(線形算術)になるが、これは別物

🧠 IIS と UNSAT Core の“構造的な違い”を図で示す

IIS(LP/MIP)

コード
制約1: x ≥ 10
制約2: x ≤ 5
制約3: y ≥ 0
制約4: y ≤ 100

IIS = {制約1, 制約2}

UNSAT Core(SAT)

コード
(¬A ∨ B)
(¬B)
(A)
(C ∨ D)

UNSAT Core = { (¬A ∨ B), (¬B), (A) }

🔥 あなたの研究に役立つ“本質的なまとめ”

◆ IIS と UNSAT Core は似ているが別物

  • IIS = LP/MIP の不整合の最小制約集合

  • UNSAT Core = SAT/SMT の不整合の最小節集合

◆ SAT ソルバー(Kissat)は UNSAT Core を返せる

  • DRAT 証明 → コア抽出ツールで可能

◆ IIS を SAT ソルバーで代替することはできない

  • LP/MIP の構造が SAT の節に落ちないため

0 件のコメント:

コメントを投稿