論文の概要: Learning Topological Representations with Bidirectional Graph Attention Network for Solving Job Shop Scheduling Problem

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.17606v3
• Date: Wed, 5 Jun 2024 06:19:06 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-07 01:01:43.421352
• Title: Learning Topological Representations with Bidirectional Graph Attention Network for Solving Job Shop Scheduling Problem
• Title（参考訳）: ジョブショップスケジューリング問題の解決のための双方向グラフ注意ネットワークを用いたトポロジ表現の学習
• Authors: Cong Zhang, Zhiguang Cao, Yaoxin Wu, Wen Song, Jing Sun,
• Abstract要約: 既存の学習に基づくジョブショップスケジューリング問題の解法(JSSP)は、通常、非方向性グラフに適した既製のGNNモデルを使用し、解離グラフ(DG)のリッチで有意義な位相構造を無視する。 本稿では,JSSP を解決するための DG を局所検索フレームワークに組み込むためのトポロジ対応双方向グラフアテンションネットワーク (TBGAT) を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 27.904195034688257
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Existing learning-based methods for solving job shop scheduling problems (JSSP) usually use off-the-shelf GNN models tailored to undirected graphs and neglect the rich and meaningful topological structures of disjunctive graphs (DGs). This paper proposes the topology-aware bidirectional graph attention network (TBGAT), a novel GNN architecture based on the attention mechanism, to embed the DG for solving JSSP in a local search framework. Specifically, TBGAT embeds the DG from a forward and a backward view, respectively, where the messages are propagated by following the different topologies of the views and aggregated via graph attention. Then, we propose a novel operator based on the message-passing mechanism to calculate the forward and backward topological sorts of the DG, which are the features for characterizing the topological structures and exploited by our model. In addition, we theoretically and experimentally show that TBGAT has linear computational complexity to the number of jobs and machines, respectively, strengthening our method's practical value. Besides, extensive experiments on five synthetic datasets and seven classic benchmarks show that TBGAT achieves new SOTA results by outperforming a wide range of neural methods by a large margin. All the code and data are publicly available online at https://github.com/zcaicaros/TBGAT.
• Abstract（参考訳）: 既存の学習に基づくジョブショップスケジューリング問題(JSSP)の解法は、通常、非方向グラフに適した既製のGNNモデルを使用し、解離グラフ(DG)のリッチで有意義なトポロジ構造を無視する。 本稿では,このアテンション機構に基づく新しいGNNアーキテクチャである,トポロジ対応双方向グラフアテンションネットワーク(TBGAT)を提案し,JSSPをローカル検索フレームワークに組み込む。 具体的には、TBGATは、それぞれ前方と後方のビューからDGを埋め込み、ビューの異なるトポロジに従ってメッセージが伝播し、グラフの注意を通して集約される。 そこで本稿では,DGの前方および後方トポロジ的ソートを計算するためのメッセージパス機構に基づく新しい演算子を提案する。 さらに,TBGATはジョブ数とマシン数に線形計算の複雑さがあることを理論的および実験的に示し,本手法の実用的価値を高めた。 さらに、5つの合成データセットと7つの古典的なベンチマークに関する広範な実験により、TBGATは広い範囲のニューラルネットワークよりも大きなマージンで、新しいSOTA結果を達成することが示された。 すべてのコードとデータはhttps://github.com/zcaicaros/TBGAT.comで公開されている。

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