Mixed-integer nonlinear programs (MINLPs) arise in diverse domains such as energy systems and transportation but are notoriously difficult to solve, particularly on a large scale. While learning-to-optimize methods have been successful at continuous optimization, extending them to MINLPs is still challenging due to the integer constraints. To overcome this, we propose a novel deep-learning approach with two learnable correction layers to ensure solution integrality and a post-processing step to improve solution feasibility. Our experiments show that this is the first general method capable of efficiently solving large-scale MINLPs with up to tens of thousands of variables in milliseconds, delivering high-quality solutions even when traditional solvers and heuristics fail. This is the first general learning method for MINLP, successfully solving some of the largest instances reported to date.


翻译:混合整数非线性规划(MINLP)问题广泛存在于能源系统和交通等多个领域,但由于整数约束的存在,尤其在大规模情况下求解极为困难。尽管基于学习的优化方法在连续优化问题上取得了成功,但将其扩展至MINLP仍面临挑战。为此,我们提出一种新颖的深度学习方法,该方法包含两个可学习的校正层以确保解的整数性,并通过后处理步骤提升解的可行性。实验表明,这是首个能够高效求解大规模MINLP的通用方法,可在毫秒级时间内处理变量规模达数万的问题,即使在传统求解器和启发式方法失效时仍能提供高质量解。这是针对MINLP的首个通用学习方法,成功求解了迄今报道的部分最大规模问题实例。

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