This paper presents Grammar Reinforcement Learning (GRL), a reinforcement learning algorithm that uses Monte Carlo Tree Search (MCTS) and a transformer architecture that models a Pushdown Automaton (PDA) within a context-free grammar (CFG) framework. Taking as use case the problem of efficiently counting paths and cycles in graphs, a key challenge in network analysis, computer science, biology, and social sciences, GRL discovers new matrix-based formulas for path/cycle counting that improve computational efficiency by factors of two to six w.r.t state-of-the-art approaches. Our contributions include: (i) a framework for generating gramformers that operate within a CFG, (ii) the development of GRL for optimizing formulas within grammatical structures, and (iii) the discovery of novel formulas for graph substructure counting, leading to significant computational improvements.


翻译:本文提出语法强化学习(GRL),这是一种强化学习算法,它结合了蒙特卡洛树搜索(MCTS)以及一个在上下文无关文法(CFG)框架内模拟下推自动机(PDA)的transformer架构。以高效计算图中路径和环(这是网络分析、计算机科学、生物学和社会科学中的一个关键挑战)这一用例为切入点,GRL发现了新的基于矩阵的路径/环计数公式,其计算效率相较于最先进方法提高了二到六倍。我们的贡献包括:(i)一个用于生成在CFG内运行的语法模型(gramformer)的框架,(ii)开发了用于在语法结构内优化公式的GRL算法,以及(iii)发现了用于图子结构计数的新公式,从而带来了显著的计算性能提升。

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