In recent years, methods based on deep neural networks, and especially Neural Improvement (NI) models, have led to a revolution in the field of combinatorial optimization. Given an instance of a graph-based problem and a candidate solution, they are able to propose a modification rule that improves its quality. However, existing NI approaches only consider node features and node-wise positional encodings to extract the instance and solution information, respectively. Thus, they are not suitable for problems where the essential information is encoded in the edges. In this paper, we present a NI model to solve graph-based problems where the information is stored either in the nodes, in the edges, or in both of them. We incorporate the NI model as a building block of hill-climbing-based algorithms to efficiently guide the election of neighborhood operations considering the solution at that iteration. Conducted experiments show that the model is able to recommend neighborhood operations that are in the $99^{th}$ percentile for the Preference Ranking Problem. Moreover, when incorporated to hill-climbing algorithms, such as Iterated or Multi-start Local Search, the NI model systematically outperforms the conventional versions. Finally, we demonstrate the flexibility of the model by extending the application to two well-known problems: the Traveling Salesman Problem and the Graph Partitioning Problem.


翻译:近年来,基于深神经网络的方法,特别是神经改善(NI)模型,导致了组合优化领域的革命。鉴于以图表为基础的问题和候选解决方案的例子,它们能够提出改进质量的修改规则。然而,现有的NI方法只考虑节点特点和节点定位编码,分别用于提取实例和解决方案信息。因此,这些方法不适合在边缘对基本信息进行编码的问题。在本文中,我们提出了一个NI模型,以解决在节点、边缘或两者中储存信息时基于图表的问题。我们把NI模型作为基于山坡的算法的建筑块,以便有效指导社区业务的选举,同时考虑此解决方案。进行实验表明,模型能够推荐位于边缘线中基本信息编码百分数的邻里业务。此外,当将信息存储在节点、边缘或两个边缘或两者中都储存在基于图表的问题中时,我们将NI模型作为基于图表的问题,作为基于山脊的建筑模型,作为基于山丘的算法的模型,以便有效指导社区业务的选择,同时考虑该选项。进行实验表明,该模型能够推荐位于99 美元 百分点排序问题的邻里操作。此外,当纳入山坡的算算算法时,例如 Itergrapherate 或多路的模型,我们开始展示了传统的版本。

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