ABS3 Solver Usage

Solving an expression f using the ABS3 Solver involves the following three steps:

1. Create an ABS3Solver object for the expression f.
2. Set search options by calling methods of the solver object.
3. Call the search() method, which returns the obtained solution.

Solving LABS problem using the ABS3 Solver

The following program solves the Low Autocorrelation Binary Sequence (LABS) problem using the ABS3 Solver:

import pyqbpp as qbpp

size = 100
x = qbpp.var("x", size)
f = qbpp.expr()
for d in range(1, size):
    temp = qbpp.expr()
    for i in range(size - d):
        temp += (2 * x[i] - 1) * (2 * x[i + d] - 1)
    f += qbpp.sqr(temp)
f.simplify_as_binary()

solver = qbpp.ABS3Solver(f)
solver.time_limit(10.0)
solver.callback(lambda energy, tts, event: print(f"TTS = {tts:.3f}s Energy = {energy}"))
sol = solver.search()
bits = "".join("-" if sol(i) == 0 else "+" for i in range(size))
print(f"{sol.energy()}: {bits}")

In this program, an ABS3Solver object is created for the expression f. The time_limit() method sets the maximum search time, and the callback() sets a function that prints the energy and TTS of newly found best solutions.

This program produces output similar to the following:

TTS = 0.002s Energy = 1218
TTS = 0.002s Energy = 1170
TTS = 0.002s Energy = 994
TTS = 0.015s Energy = 958
TTS = 0.018s Energy = 922
TTS = 0.034s Energy = 874
TTS = 4.364s Energy = 834
834: -+--+---++-++-+---++-++--+++--+-+-+++++----+++-+-+---++-+--+-----+--+----++----+-+--++++++---+------

ABS3 Solver object

An ABS3Solver object is created for a given expression. An optional second argument gpu controls GPU usage:

• ABS3Solver(f): Automatically uses all available GPUs. If no GPU is available, falls back to CPU-only mode.
• ABS3Solver(f, 0): Forces CPU-only mode (no GPU is used).
• ABS3Solver(f, n): Uses n GPUs.

Setting ABS3 Solver Options

• time_limit(time): Sets the time limit in seconds.
• target_energy(energy): Sets the target energy for early termination.
• callback(func): Sets a callback function called when a new best solution is found. The callback receives three arguments: energy (int), tts (float), and event (string).
• set_param(key, val): Sets an advanced parameter as a key-value pair of strings.

Advanced Parameters

Key	Value	Description
cpu_enable	“0” or “1”	Enables/disables the CPU solver alongside the GPU (default: “1”)
cpu_thread_count	number	Number of CPU solver threads (default: auto)
block_count	number	Number of CUDA blocks per GPU
thread_count	number	Number of threads per CUDA block
topk_sols	number	Returns the top-K solutions with the best energies

Properties

• is_gpu: Returns True if the solver is using GPU acceleration.

Program Example: CPU-only mode

To use the ABS3 Solver without a GPU, pass 0 as the second argument:

solver = qbpp.ABS3Solver(f, 0)
solver.time_limit(5.0)
solver.target_energy(0)
sol = solver.search()
print(sol)

ABS3 Solverの使い方

ABS3 Solverを使用して式 f を解くには、以下の3つのステップで行います:

1. 式 f に対して ABS3Solver オブジェクトを作成する。
2. ソルバーオブジェクトのメソッドを呼び出して探索オプションを設定する。
3. search() メソッドを呼び出し、得られた解を取得する。

ABS3 Solverを使用したLABS問題の求解

以下のプログラムは、ABS3 Solverを使用して Low Autocorrelation Binary Sequence (LABS) 問題を解きます:

import pyqbpp as qbpp

size = 100
x = qbpp.var("x", size)
f = qbpp.expr()
for d in range(1, size):
    temp = qbpp.expr()
    for i in range(size - d):
        temp += (2 * x[i] - 1) * (2 * x[i + d] - 1)
    f += qbpp.sqr(temp)
f.simplify_as_binary()

solver = qbpp.ABS3Solver(f)
solver.time_limit(10.0)
solver.callback(lambda energy, tts, event: print(f"TTS = {tts:.3f}s Energy = {energy}"))
sol = solver.search()
bits = "".join("-" if sol(i) == 0 else "+" for i in range(size))
print(f"{sol.energy()}: {bits}")

このプログラムでは、式 f に対して ABS3Solver オブジェクトを作成しています。 time_limit() メソッドで最大探索時間を設定し、callback() で新しい最良解が見つかったときにエネルギーとTTSを表示する関数を設定しています。

このプログラムは以下のような出力を生成します:

TTS = 0.002s Energy = 1218
TTS = 0.002s Energy = 1170
TTS = 0.002s Energy = 994
TTS = 0.015s Energy = 958
TTS = 0.018s Energy = 922
TTS = 0.034s Energy = 874
TTS = 4.364s Energy = 834
834: -+--+---++-++-+---++-++--+++--+-+-+++++----+++-+-+---++-+--+-----+--+----++----+-+--++++++---+------

ABS3 Solverオブジェクト

ABS3Solver オブジェクトは、与えられた式に対して作成されます。 省略可能な第2引数 gpu でGPUの使用を制御します:

• ABS3Solver(f): 利用可能なすべてのGPUを自動的に使用します。GPUが利用できない場合は、CPUのみのモードにフォールバックします。
• ABS3Solver(f, 0): CPUのみのモードを強制します（GPUは使用されません）。
• ABS3Solver(f, n): n 個のGPUを使用します。

ABS3 Solverオプションの設定

• time_limit(time): 制限時間を秒単位で設定します。
• target_energy(energy): 早期終了のための目標エネルギーを設定します。
• callback(func): 新しい最良解が見つかったときに呼び出されるコールバック関数を設定します。コールバックは3つの引数を受け取ります: energy（int）、tts（float）、event（string）。
• set_param(key, val): 文字列のキーと値のペアとして詳細パラメータを設定します。

詳細パラメータ

キー	値	説明
cpu_enable	“0” または “1”	GPUと並行してCPUソルバーを有効/無効にする（デフォルト: “1”）
cpu_thread_count	数値	CPUソルバーのスレッド数（デフォルト: 自動）
block_count	数値	GPU当たりのCUDAブロック数
thread_count	数値	CUDAブロック当たりのスレッド数
topk_sols	数値	エネルギーが最良のtop-K解を返す

プロパティ

• is_gpu: ソルバーがGPUアクセラレーションを使用している場合に True を返します。

プログラム例: CPUのみのモード

GPUなしでABS3 Solverを使用するには、第2引数に 0 を渡します:

solver = qbpp.ABS3Solver(f, 0)
solver.time_limit(5.0)
solver.target_energy(0)
sol = solver.search()
print(sol)