Strong consistencies for weighted constraint satisfaction problems

par Thi Hong Hiep Nguyen

Thèse de doctorat en Intelligence artificielle

Sous la direction de Thomas Schiex et de Christian Bessière.

  • Titre traduit

    Cohérences fortes pour les problèmes de satisfaction de contraintes pondérées


  • Résumé

    Cette thèse se focalise sur l'étude de cohérences locales fortes afin de résoudre des problèmes d'optimisation sur des réseaux de fonctions de coûts (ou réseaux de contraintes pondérées). Ces méthodes fournissent le minorant nécessaire pour des approches de type "Séparation-Evaluation". Nous étudions dans un premier temps la cohérence d'Arc virtuelle (VAC), une des plus fortes cohérences d'arcs du domaine, qui est établie via l'établissement de la cohérence d'arc dure dans une séquence de réseaux de contraintes classiques. L'algorithme itératif pour établir VAC est amélioré via l'introduction d'une incrémentalité accrue, exploitant la cohérence d'arc dynamique. La nouvelle méthode est aussi capable de maintenir VAC efficacement pendant la recherche lorsque les réseaux de contraintes pondérées sont dynamiquement modifiés par les opérations de branchement. Dans une seconde partie, nous nous intéressons à des cohérences de domaines plus fortes, inspirées de cohérences similaires dans les réseaux de contraintes classiques (cohérence de chemin inverse, réduite ou Max-réduite). Pour chaque cohérence dure, plusieurs cohérences souples ont été proposées pour les réseaux de contraintes pondérées. Les nouvelles cohérences fournissent un minorant plus fort que celui des cohérences d'arc souples en traitant les triplets de variables connectées deux à deux par des fonctions de coûts binaires. Dans cette thèse, nous étudions les propriétés des nouvelles cohérences, les implémentons et les testons sur une variété de problèmes.


  • Résumé

    This thesis focuses on strong local consistencies for solving optimization problems in cost function networks (or weighted constraint networks). These methods provide the lower bound necessary for Branch-and-Bound search. We first study the Virtual arc consistency, one of the strongest soft arc consistencies, which is enforced by iteratively establishing hard arc consistency in a sequence of classical Constraint Networks. The algorithm enforcing VAC is improved by integrating the dynamic arc consistency to exploit its incremental behavior. The dynamic arc consistency also allows to improve VAC when maintained VAC during search by efficiently exploiting the changes caused by branching operations. Operations. Secondly, we are interested in stronger domain-based soft consistencies, inspired from similar consistencies in hard constraint networks (path inverse consistency, restricted or Max-restricted path consistencies). From each of these hard consistencies, many soft variants have been proposed for weighted constraint networks. The new consistencies provide lower bounds stronger than soft arc consistencies by processing triplets of variables connected two-by-two by binary cost functions. We have studied the properties of these new consistencies, implemented and tested them on a variety of problems.


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