Machine Learning-based heuristics have recently shown impressive performance in solving a variety of hard combinatorial optimization problems (COPs). However they generally rely on a separate neural model, specialized and trained for each single problem. Any variation of a problem requires adjustment of its model and re-training from scratch. In this paper, we propose GOAL (for Generalist combinatorial Optimization Agent Learning), a generalist model capable of efficiently solving multiple COPs and which can be fine-tuned to solve new COPs. GOAL consists of a single backbone plus light-weight problem-specific adapters, mostly for input and output processing. The backbone is based on a new form of mixed-attention blocks which allows to handle problems defined on graphs with arbitrary combinations of node, edge and instance-level features. Additionally, problems which involve heterogeneous nodes or edges, such as in multi-partite graphs, are handled through a novel multi-type transformer architecture, where the attention blocks are duplicated to attend only the relevant combination of types while relying on the same shared parameters. We train GOAL on a set of routing, scheduling and classic graph problems and show that it is only slightly inferior to the specialized baselines while being the first multi-task model that solves a variety of COPs. Finally, we showcase the strong transfer learning capacity of GOAL by fine-tuning or learning the adapters for new problems, with only few shots and little data.


翻译:基于机器学习的启发式方法在解决各类复杂组合优化问题方面近期展现出卓越性能。然而,这些方法通常依赖于为每个特定问题专门设计和训练的独立神经网络模型。问题的任何变动都需要调整对应模型并从头重新训练。本文提出GOAL(通用组合优化智能体学习器),这是一种能够高效求解多种组合优化问题的通用模型,并可通过微调适应新的组合优化问题。GOAL由单一主干网络和轻量级问题特定适配器构成,适配器主要用于输入输出处理。主干网络基于新型混合注意力模块,可处理定义在具有任意节点特征、边特征及实例级特征组合的图结构上的问题。此外,针对涉及异质节点或边的问题(如多部图),我们通过创新的多类型Transformer架构进行处理:该架构通过复制注意力模块使其仅关注相关类型组合,同时共享相同的参数。我们在路由规划、调度优化及经典图问题数据集上训练GOAL,结果表明其性能仅略低于专用基线模型,同时成为首个能求解多种组合优化问题的多任务模型。最后,我们通过少量样本和有限数据对新问题进行适配器微调或训练,展示了GOAL强大的迁移学习能力。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
SoK: Payment Channel Networks
Arxiv
0+阅读 · 2024年7月30日
Arxiv
23+阅读 · 2023年3月8日
Arxiv
16+阅读 · 2020年2月6日
VIP会员
最新内容
非对称优势:美海军开发低成本反无人机技术
专知会员服务
4+阅读 · 今天4:39
《美战争部小企业创新研究(SBIR)计划》
专知会员服务
5+阅读 · 今天2:48
《军事模拟:将军事条令与目标融入AI智能体》
专知会员服务
8+阅读 · 今天2:43
【NTU博士论文】3D人体动作生成
专知会员服务
6+阅读 · 4月24日
以色列军事技术对美国军力发展的持续性赋能
专知会员服务
8+阅读 · 4月24日
《深度强化学习在兵棋推演中的应用》40页报告
专知会员服务
13+阅读 · 4月24日
《多域作战面临复杂现实》
专知会员服务
9+阅读 · 4月24日
《印度的多域作战:条令与能力发展》报告
专知会员服务
4+阅读 · 4月24日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员