Learning Valid Dual Bounds in Constraint Programming: Boosted Lagrangian Decomposition with Self-Supervised Learning
Notice bibliographique
Résumé
Lagrangian decomposition (LD) is a relaxation method that provides a dual bound for constrained optimization problems by decomposing them into more manageable sub-problems. This bound can be used in branch-and-bound algorithms to prune the search space effectively.In brief, a vector of Lagrangian multipliers is associated with each sub-problem, and an iterative procedure (e.g., a sub-gradient optimization) adjusts these multipliers to find the tightest bound. Initially applied to integer programming, Lagrangian decomposition also had success in constraint programming due to its versatility and the fact that global constraints provide natural sub-problems. However, the non-linear and combinatorial nature of sub-problems in constraint programming makes it computationally intensive to optimize the Lagrangian multipliers with sub-gradient methods at each node of the tree search. This currently limits the practicality of LD as a general bounding mechanism for constraint programming. To address this challenge, we propose a self-supervised learning approach that leverages neural networks to generate multipliers directly, yielding tight bounds. This approach significantly reduces the number of sub-gradient optimization steps required, enhancing the pruning efficiency and reducing the execution time of constraint programming solvers. This contribution is one of the few that leverage learning to enhance bounding mechanisms on the dual side, a critical element in the design of combinatorial solvers. This work presents a generic method for learning valid dual bounds in constraint programming. We validate our approach on two challenging combinatorial problems: The multi-dimensional knapsack problem and the shift scheduling problem. The results show that our approach can solve more instances than the standard application of LD to constraint programming, reduce execution time by more than half, and has promising generalization ability through fine-tuning.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».