Coalition Structure Generation (CSG) is an NP-Hard problem in which agents are partitioned into mutually exclusive groups to maximize their social welfare. In this work, we propose QuACS, a novel hybrid quantum classical algorithm for Coalition Structure Generation in Induced Subgraph Games (ISGs). Starting from a coalition structure where all the agents belong to a single coalition, QuACS recursively identifies the optimal partition into two disjoint subsets. This problem is reformulated as a QUBO and then solved using QAOA. Given an $n$-agent ISG, we show that the proposed algorithm outperforms existing approximate classical solvers with a runtime of $\mathcal{O}(n^2)$ and an expected approximation ratio of $92\%$. Furthermore, it requires a significantly lower number of qubits and allows experiments on medium-sized problems compared to existing quantum solutions. To show the effectiveness of QuACS we perform experiments on standard benchmark datasets using quantum simulation.


翻译:联盟结构生成(CSG)是一种NP-难问题,其目的是将代理划分为相互独立的组,以最大化其社会福利。在本文中,我们提出了 QuACS,一种用于引导子图博弈(ISG)中联盟结构生成的新型混合量子经典算法。从一个代理全部属于单个联盟的联盟结构开始,QuACS 递归地确定了两个不相交子集的最优划分。该问题被重新格式化为QUBO,然后使用QAOA求解。对于一个$n$-代理ISG,我们表明所提出的算法优于现有的近似经典解法,其运行时间为 $\mathcal{O}(n^2)$,期望的近似比为 $92\%$。此外,它需要更少的量子比特,并允许在中等大小的问题上进行实验,比现有的量子解决方案更有效。为了展示QuACS的有效性,我们在标准基准数据集上使用量子模拟进行实验。

0
下载
关闭预览

相关内容

【NeurIPS 2021】设置多智能体策略梯度的方差
专知会员服务
20+阅读 · 2021年10月24日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
59+阅读 · 2019年10月17日
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月30日
A Multi-Objective Deep Reinforcement Learning Framework
VIP会员
相关VIP内容
【NeurIPS 2021】设置多智能体策略梯度的方差
专知会员服务
20+阅读 · 2021年10月24日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
59+阅读 · 2019年10月17日
相关资讯
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员