Learning-based methods have become increasingly popular for solving vehicle routing problems due to their near-optimal performance and fast inference speed. Among them, the combination of deep reinforcement learning and graph representation allows for the abstraction of node topology structures and features in an encoder-decoder style. Such an approach makes it possible to solve routing problems end-to-end without needing complicated heuristic operators designed by domain experts. Existing research studies have been focusing on novel encoding and decoding structures via various neural network models to enhance the node embedding representation. Despite the sophisticated approaches applied, there is a noticeable lack of consideration for the graph-theoretic properties inherent to routing problems. Moreover, the potential ramifications of inter-nodal interactions on the decision-making efficacy of the models have not been adequately explored. To bridge this gap, we propose an adaptive Graph Attention Sampling with the Edges Fusion framework (GASE),where nodes' embedding is determined through attention calculation from certain highly correlated neighbourhoods and edges, utilizing a filtered adjacency matrix. In detail, the selections of particular neighbours and adjacency edges are led by a multi-head attention mechanism, contributing directly to the message passing and node embedding in graph attention sampling networks. Furthermore, we incorporate an adaptive actor-critic algorithm with policy improvements to expedite the training convergence. We then conduct comprehensive experiments against baseline methods on learning-based VRP tasks from different perspectives. Our proposed model outperforms the existing methods by 2.08\%-6.23\% and shows stronger generalization ability, achieving state-of-the-art performance on randomly generated instances and real-world datasets.


翻译:基于学习的方法因具有近优性能和快速推理速度,在求解车辆路径问题中日益普及。其中,深度强化学习与图表示的结合,能够以编码器-解码器形式抽象节点拓扑结构与特征。此类方法使得无需领域专家设计复杂启发式算子即可端到端地求解路径问题。现有研究聚焦于通过各类神经网络模型设计新型编码解码结构以增强节点嵌入表示。尽管采用了诸多复杂方法,但显著缺少对路径问题固有图论性质的考量。此外,节点间交互对模型决策效能的潜在影响尚未得到充分探索。为弥补这一空白,我们提出自适应边融合图注意力采样框架(GASE),通过利用过滤后的邻接矩阵,从特定高相关性邻域和边中计算注意力来确定节点嵌入。具体而言,多头注意力机制引导特定邻居和邻接边的选择,直接参与图注意力采样网络中的消息传递与节点嵌入构建。同时,我们融合带策略改进的自适应演员-评论家算法以加速训练收敛。随后,我们从不同视角对基于学习的VRP任务开展与基线方法的全面对比实验。所提模型在性能上超越现有方法2.08%-6.23%,并展现出更强的泛化能力,在随机生成实例和真实数据集上均达到当前最优性能。

0
下载
关闭预览

相关内容

图注意力网络(Graph Attention Network,GAT),它通过注意力机制(Attention Mechanism)来对邻居节点做聚合操作,实现了对不同邻居权重的自适应分配,从而大大提高了图神经网络模型的表达能力。
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
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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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
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
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
1+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
2+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
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:45
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
5+阅读 · 今天13:50
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
3+阅读 · 今天13:33
相关VIP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
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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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
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
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
1+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
2+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