A Rust library for manipulating sentential decision diagrams

Bc. Josef Podaný

Diplomová práce

Anotace:

Knowledge compilation ve výrokové logice se zaměřuje na transformaci faktů do strukturované znalostní báze, která umožňuje efektivní dotazování a transformace, jako je testování implikací, ekvivalencí a počítání modelů. Sentential Decision Diagrams (SDD) představují stručnou a efektivní reprezentaci Booleovských funkcí, která rozšiřuje Ordered Binary Decision Diagrams (OBDD), čímž nabízí širší uplatnění a efektivní vyhodnocování dotazů. Tato diplomová práce se zabývá kompilací SDD zdola nahoru a řeší výzvy, jako je inkrementální kompilace a dynamická minimalizace pro redukování zkompilované znalostní báze. Hlavními přínosy práce jsou open-source SDD kompilátor implementovaný v jazyce Rust, který podporuje inkrementální kompilaci, efektivní operace s modely a online minimalizaci. Experimentálně porovnáváme kompilátor se state-of-the-art SDD kompilátory, přičemž ukazujeme jeho konkurenceschopnost na menších benchmarcích a demonstrujeme jeho potenciál jako základ pro další vylepšení.

Abstract:

Knowledge compilation in propositional logic focuses on transforming facts into a structured knowledge base, enabling efficient querying and transformations such as implication testing, equivalence verification, and model counting. Sentential Decision Diagrams (SDDs) are a powerful, tractable representation of Boolean functions that extend Ordered Binary Decision Diagrams (OBDDs), offering broader applicability and efficient query support. This thesis explores bottom-up compilation of SDDs, addressing challenges such as incremental compilation and dynamic minimization to manage the size of the compiled knowledge base. The primary contributions are an open-source SDD compiler implemented in Rust, featuring support for incremental compilation, efficient model operations, and online minimization. We experimentally evaluate the compiler against state-of-the-art SDD compilers, showing its competitiveness on smaller benchmarks, and demonstrating its potential as a foundation for further improvements.

Keywords

Sentential Decision Diagrams, Boolean functions, knowledge compilation, propositional logic, model counting, model enumeration, Rust

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 17. 12. 2024

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 3. 2. 2025
• Vedoucí: RNDr. Samuel Pastva, Ph.D.
• Oponent: prof. RNDr. Ivana Černá, CSc.

Masarykova univerzita

Fakulta informatiky

Magisterský studijní program / obor:
Teoretická informatika / Principy programovacích jazyků