Learning how to automatically solve optimization problems has the potential to provide the next big leap in optimization technology. The performance of automatically learned heuristics on routing problems has been steadily improving in recent years, but approaches based purely on machine learning are still outperformed by state-of-the-art optimization methods. To close this performance gap, we propose a novel large neighborhood search (LNS) framework for vehicle routing that integrates learned heuristics for generating new solutions. The learning mechanism is based on a deep neural network with an attention mechanism and has been especially designed to be integrated into an LNS search setting. We evaluate our approach on the capacitated vehicle routing problem (CVRP) and the split delivery vehicle routing problem (SDVRP). On CVRP instances with up to 297 customers, our approach significantly outperforms an LNS that uses only handcrafted heuristics and a well-known heuristic from the literature. Furthermore, we show for the CVRP and the SDVRP that our approach surpasses the performance of existing machine learning approaches and comes close to the performance of state-of-the-art optimization approaches.


翻译:学习如何自动解决优化问题,有可能在优化技术方面提供下一个大的飞跃。近年来,自动学习的路线问题超常技术的性能一直在稳步改善,但纯粹基于机器学习的方法仍然超过最先进的优化方法。为了缩小这一性能差距,我们提议为车辆的行驶路线建立一个新的大型街坊搜索框架,将学习的超常技术整合起来,以产生新的解决方案。学习机制基于一个带有关注机制的深层神经网络,并特别设计成一个LNS搜索环境。我们评估了我们在电动车辆路由问题和分解交付车辆路由问题(SDVRP)方面的做法。在CVRP中,有297个客户,我们的方法大大优于一个只使用手工艺的超常技术的LNS,而文献中也非常著名的超常。此外,我们向CVRP和SDVRP展示了我们的方法超越了现有机器学习方法的性能,接近了州级优化方法的性能。

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