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结合深度学习+组合优化,小小Nat Commun,拿捏~

AI算法科研paper • 1 月前 • 60 次点击  

近年来,深度学习凭借数据驱动、并行计算和动态建模的优势,在组合优化领域取得了显著的进展。而且随着算法的优化、硬件的升级,它也正逐渐成为复杂组合优化问题的主流解决方案。

不过很显然,泛化性能、计算成本等依然是这方向难以突破的挑战,但从学术角度来讲,这些对论文er来说可都是创新突破口。比如今年我就已经在AAAI、Nat. Commun.看见相关成果了,中稿率可观。

就目前来看,这方向的发展前景不仅依赖于技术创新(比如预训练框架、可解释性技术),更与物流、金融、制造等行业的数字化转型需求深度绑定。因此,如果想发论文,建议锁定新场景or新结构

本文整理了12篇深度学习+组合优化新论文(有代码),无偿分享,专为需要参考的同学节省时间,希望能给各位的论文添砖加瓦。

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Free-Energy Machine for Combinatorial Optimization

方法:论文介绍了一种新的“自由能机”(FEM)方法,可解决复杂优化问题。它结合物理学自由能概念与深度学习优化技术,通过逐步降温找到最优解,能处理常见及更复杂的多值变量、多体交互问题,且计算高效,适用于大规模问题。

创新点:

  • 提出了一种基于自由能最小化的通用框架,适用于多种组合优化问题,包括具有多值变量和多体相互作用的复杂问题。
  • 结合深度学习的自动微分和梯度优化技术,实现了高效的计算和大规模问题的快速求解。
  • 利用GPU等并行计算设备,显著提高了计算效率,展现出比现有方法更强的性能和通用性。

Combinatorial Optimization Perspective based Framework for Multi-behavior Recommendation

方法:论文提出了一种基于组合优化视角的多行为推荐框架(COPF),通过在多行为融合阶段施加约束来优化用户行为模式的建模,并在多任务学习阶段通过改进特征和标签的传播过程来减少负迁移,从而提升推荐效果。

创新点:

  • 提出 COGCN,从组合优化角度建模多行为融合,通过分阶段加约束限制解空间、提升效率。
  • 设计 DFME,在多任务学习中从特征和标签层面改进传播,协调任务关系、减轻负迁移。
  • 在三个真实世界数据集上验证了COPF框架的优越性,进一步分析证明了COGCN和DFME模块的有效性。

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Neural Combinatorial Optimization for Real-World Routing

方法:论文提出了一种基于深度学习和组合优化的车辆路径规划(VRP)方法RRNCO,通过引入真实世界数据集和改进的神经网络架构,有效处理了现实场景中的复杂约束和非对称距离问题,显著提升了路径规划的效率和性能。

创新点:

  • 提供含 100 个城市的真实数据集,含实际路线距离和时间矩阵,弥补简化数据与现实的差距。
  • 提出新神经网络架构,借上下文门控和神经自适应偏差,整合节点边特征,捕捉丰富结构信息。
  • 真实世界的VRP实例中,RRNCO实现了最先进的性能,同时保持了较高的计算效率。

Preference Optimization for Combinatorial Optimization Problems

方法:论文提出了一种新的方法,叫“偏好优化”,用于解决组合优化问题。它通过深度学习和强化学习相结合,把奖励信号转化为偏好信号,强调解之间的优劣关系,从而提高解的质量和效率。

创新点:

  • 提出偏好优化框架,将定量奖励信号转化为定性偏好信号,避免奖励信号衰减问题,稳定训练过程。
  • 重新参数化奖励函数并结合偏好模型,形成熵正则化的目标函数,直接将策略与偏好对齐,提升探索效率。
  • 将局部搜索技术融入微调过程,而非后处理,帮助策略摆脱局部最优,提高解的质量且不增加额外推理时间。

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