We propose graph-grounded optimization: a paradigm in which the decision variables, constraints, and objective coefficients of a real-world optimization problem are sourced from a property knowledge graph (KG) via Cypher queries, rather than supplied as free-form natural-language text or static tabular input. We motivate the paradigm by surveying recent LLM/SLM-driven optimization systems -- OptiMUS, Chain-of-Experts, LLMOPT, OPRO, FunSearch, Eureka -- none of which consume property graphs as the primary input modality. We instantiate the paradigm in the open-source samyama-graph database and evaluate seven real-world public-domain KG-backed problems spanning drug repurposing (245K-node biomedical KG), clinical-trial site selection (7.78M-node trial registry), Indian supply-chain rerouting (5.34M-node OSM road graph), healthcare equity allocation (WHO/GAVI/IHME KG), economic-environmental grid dispatch, antimicrobial-resistance stewardship (NCBI AMRFinderPlus, 10.4K resistance genes), and wildfire evacuation routing (OSM Paradise, CA). We compare a portfolio of Rao-family metaheuristics (BMWR, Jaya, SAMP-Jaya, EHR-Jaya, Rao-1) against Google OR-tools (CP-SAT and GLOP) reference solvers. We find that (i) no single Rao variant dominates: BMWR wins on discrete-with-tradeoff and high-dim-with-hard-constraint problems while Rao-1 wins on continuous low-/mid-dim problems, empirically supporting a portfolio approach; (ii) OR-tools dominates on small linear/MILP-friendly sub-problems but cannot encode the non-linear objectives that emerge in several of the real-world settings; (iii) graph-grounded formulations surface data-quality issues (missing properties, degenerate aggregates) that purely text-formulated optimizations would silently mask


翻译:我们提出"图基优化"这一范式:在该范式中,真实世界优化问题的决策变量、约束条件和目标系数通过Cypher查询从属性知识图谱中获取,而非以自由形式的自然语言文本或静态表格输入提供。我们通过调研近期基于大语言模型/小语言模型的优化系统——OptiMUS、Chain-of-Experts、LLMOPT、OPRO、FunSearch、Eureka——来论证该范式的必要性,上述系统均未将属性图作为主要输入模态。我们在开源samyama-graph数据库中实例化该范式,并评估了七个真实世界公共领域知识图谱支撑的优化问题,涵盖药物重定位(24.5万节点生物医学知识图谱)、临床试验机构选址(778万节点试验注册知识图谱)、印度供应链重新路由(534万节点OSM道路图)、医疗资源公平分配(WHO/GAVI/IHME知识图谱)、经济环境电网调度、抗菌素耐药性管理(NCBI AMRFinderPlus,1.04万个耐药基因)以及野火疏散路径规划(加利福尼亚州帕拉代斯OSM图)。我们将拉奥族元启发式算法组合(BMWR、Jaya、SAMP-Jaya、EHR-Jaya、Rao-1)与Google OR-tools(CP-SAT和GLOP)参考求解器进行对比。研究发现:(i)无单一拉奥变体占据主导地位:BMWR在带折衷离散问题和高维硬约束问题上胜出,而Rao-1在连续低/中维问题上表现最优,从实证角度支持组合策略;(ii)OR-tools在小规模线性/适宜混合整数线性规划子问题上占优,但无法编码多个真实场景中出现的非线性目标函数;(iii)图基形式化会暴露数据质量问题(缺失属性、退化聚合),而纯文本形式化优化则会悄然掩盖这些问题。

0
下载
关闭预览

相关内容

【CMU博士论文】用于提升含优化层学习的算法与体系结构
《图强化学习在组合优化中的应用》综述
专知会员服务
61+阅读 · 2024年4月10日
《图简化(Graph Reduction)》最新综述
专知会员服务
31+阅读 · 2024年2月10日
最新《图嵌入组合优化》综述论文,40页pdf
如何独立实现一个基于知识图谱的问答系统
PaperWeekly
11+阅读 · 2019年6月13日
图神经网络最近这么火,不妨看看我们精选的这七篇
人工智能前沿讲习班
37+阅读 · 2018年12月10日
综述 | 知识图谱向量化表示
PaperWeekly
19+阅读 · 2017年10月25日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31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
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
8+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
8+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
8+阅读 · 10月13日
迈向更智慧的军事情报
专知会员服务
8+阅读 · 10月12日
《美国陆军2026年野战手册 2-0 情报》
专知会员服务
7+阅读 · 10月12日
《基于启发式算法求解武器-目标分配问题》
专知会员服务
8+阅读 · 10月12日
《美陆军最新条令出版物 2-0 情报》
专知会员服务
10+阅读 · 10月10日
相关VIP内容
【CMU博士论文】用于提升含优化层学习的算法与体系结构
《图强化学习在组合优化中的应用》综述
专知会员服务
61+阅读 · 2024年4月10日
《图简化(Graph Reduction)》最新综述
专知会员服务
31+阅读 · 2024年2月10日
相关基金
国家自然科学基金
5+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31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
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
8+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员