機械学習により複雑な計画問題の高速解決が可能に(A faster way to solve complex planning problems)

ad

2025-04-16 マサチューセッツ工科大学 (MIT)

マサチューセッツ工科大学(MIT)の研究チームは、複雑な計画問題を従来より最大50%高速に解決する新しいアルゴリズム「L-RHO」を開発しました。この手法は、機械学習を活用して、問題を部分的に固定し、重複する計算を排除することで、解決時間を短縮し、解の質を最大21%向上させます。鉄道のダイヤ編成、航空クルーの割り当て、工場の作業スケジューリングなど、多様な分野での応用が期待されます。研究は、MIT土木環境工学科およびデータ・システム・社会研究所(IDSS)のキャシー・ウー准教授らによって進められました。この成果は、2025年の国際会議「International Conference on Learning Representations」で発表される予定です。

<関連情報>

長周期フレキシブルジョブショップスケジューリングのための学習誘導型ローリングホライゾン最適化 Learning-Guided Rolling Horizon Optimization for Long-Horizon Flexible Job-Shop Scheduling

Sirui Li, Wenbin Ouyang, Yining Ma, Cathy Wu
arXiv  Submitted on 18 Feb 2025
DOI:https://doi.org/10.48550/arXiv.2502.15791

機械学習により複雑な計画問題の高速解決が可能に(A faster way to solve complex planning problems)

Abstract

Long-horizon combinatorial optimization problems (COPs), such as the Flexible Job-Shop Scheduling Problem (FJSP), often involve complex, interdependent decisions over extended time frames, posing significant challenges for existing solvers. While Rolling Horizon Optimization (RHO) addresses this by decomposing problems into overlapping shorter-horizon subproblems, such overlap often involves redundant computations. In this paper, we present L-RHO, the first learning-guided RHO framework for COPs. L-RHO employs a neural network to intelligently fix variables that in hindsight did not need to be re-optimized, resulting in smaller and thus easier-to-solve subproblems. For FJSP, this means identifying operations with unchanged machine assignments between consecutive subproblems. Applied to FJSP, L-RHO accelerates RHO by up to 54% while significantly improving solution quality, outperforming other heuristic and learning-based baselines. We also provide in-depth discussions and verify the desirable adaptability and generalization of L-RHO across numerous FJSP variates, distributions, online scenarios and benchmark instances. Moreover, we provide a theoretical analysis to elucidate the conditions under which learning is beneficial.

1603情報システム・データ工学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました