The fixed parameter tractable (FPT) approach is a powerful tool in tackling computationally hard problems. In this paper, we link FPT results to classic artificial intelligence (AI) techniques to show how they complement each other. Specifically, we consider the workflow satisfiability problem (WSP) which asks whether there exists an assignment of authorised users to the steps in a workflow specification, subject to certain constraints on the assignment. It was shown by Cohen et al. (JAIR 2014) that WSP restricted to the class of user-independent constraints (UI), covering many practical cases, admits FPT algorithms, i.e. can be solved in time exponential only in the number of steps $k$ and polynomial in the number of users $n$. Since usually $k \ll n$ in WSP, such FPT algorithms are of great practical interest as they significantly extend the size of the problem that can be routinely solved. We give a new view of the FPT nature of the WSP with UI constraints, showing that it decomposes the problem into two levels. Exploiting this two-level split, we develop a new FPT algorithm that is by many orders of magnitude faster than the previous state-of-the-art WSP algorithm; and it also has only polynomial space complexity whereas the old algorithm takes memory exponential in $k$, which limits its application. We also provide a new pseudo-boolean (PB) formulation of the WSP with UI constraints which exploits this new decomposition of the problem into two levels. Our experiments show that efficiency of solving this new PB formulation of the problem by a general purpose PB solver can be close to the bespoke FPT algorithm, which raises the potential of using general purpose solvers to tackle FPT problems efficiently. We also study the computational performance of various algorithms to complement the overly-pessimistic worst-case analysis that is usually done in FPT studies.


翻译:固定参数可牵引( FPT) 方法是处理计算硬性问题的有力工具。 在本文中, 我们将 FPT 的结果与经典人工智能(AI) 技术联系起来, 以显示它们是如何互补的。 具体地说, 我们考虑工作流程可对比性问题( WSP ), 询问是否有授权用户被分配到工作流程规格中的步骤, 但受任务的某些限制。 Cohen 等人( JAIR 2014 ) 显示, WSP 仅限于用户独立的限制类别, 涵盖许多实际案例, 接受 FPT 算法, 也就是说, 只能以时间指数化的速度解决 FPT 算法( AI), 也就是说, 只能通过步骤化步骤化, 美元( AI AI ) 和 组合法( ) 组合法( ) 来快速化地解决这个问题。 由于通常需要花费美元的成本化算法( FPPP), 我们用新的算法( ), 通常需要用新的算法( PB ) 格式来快速化。

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