論文の概要: Genetic Algorithms with Neural Cost Predictor for Solving Hierarchical Vehicle Routing Problems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.14157v3
- Date: Thu, 1 Aug 2024 15:37:22 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-02 18:59:12.668933
- Title: Genetic Algorithms with Neural Cost Predictor for Solving Hierarchical Vehicle Routing Problems
- Title（参考訳）: ニューラルネットワークによる階層型車両ルーティング問題の解法
- Authors: Abhay Sobhanan, Junyoung Park, Jinkyoo Park, Changhyun Kwon,
- Abstract要約: 車両の経路決定が高次決定と連動する場合、結果の最適化問題は計算に重大な課題をもたらす。
本稿では,ニューラルコスト予測器を用いた遺伝的アルゴリズム(GANCP)という,ディープラーニングに基づく新しいアプローチを提案する。
特に,提案するニューラルネットワークは,静電容量化車両ルーティング問題を解決するHGS-CVRPオープンソースパッケージの目的値について学習する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 20.684353068460375
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: When vehicle routing decisions are intertwined with higher-level decisions, the resulting optimization problems pose significant challenges for computation. Examples are the multi-depot vehicle routing problem (MDVRP), where customers are assigned to depots before delivery, and the capacitated location routing problem (CLRP), where the locations of depots should be determined first. A simple and straightforward approach for such hierarchical problems would be to separate the higher-level decisions from the complicated vehicle routing decisions. For each higher-level decision candidate, we may evaluate the underlying vehicle routing problems to assess the candidate. As this approach requires solving vehicle routing problems multiple times, it has been regarded as impractical in most cases. We propose a novel deep-learning-based approach called Genetic Algorithm with Neural Cost Predictor (GANCP) to tackle the challenge and simplify algorithm developments. For each higher-level decision candidate, we predict the objective function values of the underlying vehicle routing problems using a pre-trained graph neural network without actually solving the routing problems. In particular, our proposed neural network learns the objective values of the HGS-CVRP open-source package that solves capacitated vehicle routing problems. Our numerical experiments show that this simplified approach is effective and efficient in generating high-quality solutions for both MDVRP and CLRP and has the potential to expedite algorithm developments for complicated hierarchical problems. We provide computational results evaluated in the standard benchmark instances used in the literature.
- Abstract（参考訳）: 車両の経路決定が高次決定と連動する場合、結果の最適化問題は計算に重大な課題をもたらす。
例えば、顧客が配送前にデポに割り当てられるマルチデポの車両ルーティング問題(MDVRP)や、最初にデポの位置を決定するキャパシタイトされた位置ルーティング問題(CLRP)などがある。
このような階層的な問題に対する単純で簡単なアプローチは、高レベルの決定を複雑な車両のルーティング決定から分離することである。
各上位決定候補について、その候補を評価するために、基礎となる車両経路問題を評価することができる。
このアプローチでは、車両ルーティングの問題を複数回解決する必要があるため、ほとんどの場合、非現実的とみなされている。
本稿では,遺伝的アルゴリズムとニューラルコスト予測器(GANCP)を併用した新しいディープラーニング手法を提案する。
各上位決定候補に対して,事前学習したグラフニューラルネットワークを用いて,実際のルーティング問題を解くことなく,基礎となる車両ルーティング問題の目的関数値を予測する。
特に,提案するニューラルネットワークは,静電容量化車両ルーティング問題を解決するHGS-CVRPオープンソースパッケージの目的値について学習する。
この単純化手法はMDVRPとCLRPの両方の高品質な解を生成する上で効果的であり,複雑な階層問題に対するアルゴリズム開発を高速化する可能性が示唆された。
文献で使用される標準ベンチマークインスタンスで評価された計算結果を提供する。
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