Prediction+optimization is a common real-world paradigm where we have to predict problem parameters before solving the optimization problem. However, the criteria by which the prediction model is trained are often inconsistent with the goal of the downstream optimization problem. Recently, decision-focused prediction approaches, such as SPO+ and direct optimization, have been proposed to fill this gap. However, they cannot directly handle the soft constraints with the $max$ operator required in many real-world objectives. This paper proposes a novel analytically differentiable surrogate objective framework for real-world linear and semi-definite negative quadratic programming problems with soft linear and non-negative hard constraints. This framework gives the theoretical bounds on constraints' multipliers, and derives the closed-form solution with respect to predictive parameters and thus gradients for any variable in the problem. We evaluate our method in three applications extended with soft constraints: synthetic linear programming, portfolio optimization, and resource provisioning, demonstrating that our method outperforms traditional two-staged methods and other decision-focused approaches.


翻译:预测+优化是一个共同的现实世界范式,我们必须在解决优化问题之前预测问题参数。然而,预测模型培训所依据的标准往往不符合下游优化问题的目标。最近,有人提议了以决定为重点的预测方法,如SPO+和直接优化,以填补这一差距。然而,它们无法直接处理与许多现实世界目标所需的美元操作者有关的软约束。本文件提出了一个新的分析性的可分析替代目标框架,用于真实世界线性和半无限的负四级编程问题,并带有软线性和非负式硬性硬性制约。这个框架为制约乘数提供了理论界限,并提出了关于预测参数的封闭式解决方案,从而得出了问题中任何变量的梯度。我们用软性制约扩展了三种应用方法:合成线性编程、组合优化和资源提供,我们用的方法超过了传统的两阶段方法和其他以决定为重点的方法。

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