We propose a machine learning approach for quickly solving Mixed Integer Programs (MIP) by learning to prioritize a set of decision variables, which we call pseudo-backdoors, for branching that results in faster solution times. Learning-based approaches have seen success in the area of solving combinatorial optimization problems by being able to flexibly leverage common structures in a given distribution of problems. Our approach takes inspiration from the concept of strong backdoors, which corresponds to a small set of variables such that only branching on these variables yields an optimal integral solution and a proof of optimality. Our notion of pseudo-backdoors corresponds to a small set of variables such that only branching on them leads to faster solve time (which can be solver dependent). A key advantage of pseudo-backdoors over strong backdoors is that they are much amenable to data-driven identification or prediction. Our proposed method learns to estimate the solver performance of a proposed pseudo-backdoor, using a labeled dataset collected on a set of training MIP instances. This model can then be used to identify high-quality pseudo-backdoors on new MIP instances from the same distribution. We evaluate our method on the generalized independent set problems and find that our approach can efficiently identify high-quality pseudo-backdoors. In addition, we compare our learned approach against Gurobi, a state-of-the-art MIP solver, demonstrating that our method can be used to improve solver performance.


翻译:我们建议一种机器学习方法,以快速解决混合整数程序(MIP),通过学习优先排序一套决定变量,我们称之为假后门,用于分流,从而导致更快的解答时间。基于学习的方法在解决组合优化问题方面取得了成功,能够灵活地在特定的问题分布中利用共同结构。我们的方法从强大的后门概念中得到启发,这与一小套变量相对应,即只有对这些变量进行分支化,才能产生最佳的综合解决方案和最佳性能的证明。我们的伪后门概念与一小套变量相对应,只有对准后门的概念与一小套变量相对应,只有对准后门才能导致更快的解答时间(这可以依赖解决者)。基于学习的方法在解决组合优化后门问题上取得了成功。一个主要优势是,它们很容易被数据驱动的识别或预测。我们提出的方法可以估计一个拟议的伪后门的求解工具的性能,在一套培训的解析方法中收集的标签数据集可以产生最佳的整体解决方案和最佳的证明。然后,我们用这个模型可以用来在新的MIP上识别高质量的伪后门的后门,我们从普遍化的方法中找到一个我们所学到的方法。我们所学的方法。

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