基于在线学习的约束求解方法研究

基本信息
批准号:61802056
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:李宏博
学科分类:
依托单位:东北师范大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:冯国忠,冀进朝,周雨鹏,吴军,邱长泽,米赫
关键词:
约束程序频繁模式挖掘自适应约束传播约束求解启发式搜索
结项摘要

Constraint Programming is a foundational method for solving combinatorial search problems in computer science. Constraint solving has been always a hot research topic. The solving ability of the traditional methods is limited, because they cannot identify the structures of problems, so the future trends in this area will be the methods that identify problem structures by learning automatically. At present, the research of applying machine learning and data mining methods in constraint solving is still in the early stage. Taking the opportunity, the proposed research is going to develop online-learning-based constraint solving methods. We are going to propose a new constraint solving framework that does learning during the solving procedures. It would efficiently solves real-world problems by identifying problem structures automatically. The framework includes: 1. We employ data mining techniques to recognize the particular areas containing high quality solutions and to find high quality searching entrances. A constraint solving method based on Frequent Pattern Mining is going to be developed. 2. We do online-learning to identify the associations between variable values and design heuristic function based on the associations. A heuristic search strategy learning fine-grained information is going to be developed. 3. Utilizing the efficient filtering power of strong bound consistency, an adaptive constraint propagation for linear constraints is going to be developed with the Multi-Armed Bandits method from reinforcement learning. The developments of the proposed research will provide more useful and powerful methods for solving the complex combinatorial problems in real world.

约束程序是计算机科学领域解决组合搜索问题的基础方法。约束求解一直是研究热点,但传统求解方法无法识别问题结构,求解能力有限,因此,通过在线学习来识别问题结构的求解方法成为新发展方向。目前在约束求解中使用机器学习与数据挖掘方法的研究处于起步阶段,本项目抓住时机,开展基于在线学习的约束求解方法研究,拟提出一个新约束求解流程,通过在求解过程中进行学习,自动识别问题结构,快速求解实际问题。具体包括以下三方面:1.使用数据挖掘方法发现解空间中包含高质量解的特殊区域,寻找高质量搜索入口,研究基于频繁模式挖掘的完备约束求解方法;2.通过在线学习识别变量值之间的关联,根据这种关联设计启发式函数,研究基于细粒度信息学习的启发式搜索策略;3.使用强化学习中“多摇臂赌博机”方法研究线性约束的自适应约束传播机制,自动利用强边界相容的高效剪枝能力。本项目研究成果将为解决现实世界复杂组合问题提供更加有效的方法和手段。

项目摘要

约束满足问题(CSP)在理论计算机科学、人工智能、运筹学等领域均具有重要研究价值。约束满足问题的根本挑战是约束求解,即为所有变量找到一组赋值,使得所有约束均被满足。本项目围绕基于在线学习的约束求解方法开展研究,主要取得了以下几方面研究进展:(1)我们研究了一种方法对问题解空间进行模式分析,可在搜索开始前找到包含最优解的子空间,提出了基于频繁模式挖掘的约束优化问题(CSP的优化版本)求解方法,显著缩减了分支限界搜索算法寻找最优解的代价;(2)在约束传播方面,我们以最有效的弧相容为标准,研究剪枝能力更强或更弱的新相容性,提出了一种新相容性算法,其用于回溯搜索的求解性能在多个问题上均优于弧相容;(3)在搜索策略方面,我们针对不同启发式函数下的变量相关性进行研究,提出了一种细粒度方法组合不同的变量排序启发式用于求解约束满足问题;(4)遵循经典的“失败优先原则”,我们提出了两种基于失败信息的变量排序启发式用于求解约束满足问题,通过直接统计变量赋值后的失败比例与失败深度,直观体现了失败优先的策略,在MiniZinc标准库测试用例全集上了较好的实验效果,该方法已被Choco求解器收录。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

监管的非对称性、盈余管理模式选择与证监会执法效率?

监管的非对称性、盈余管理模式选择与证监会执法效率?

DOI:
发表时间:2016
2

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022
3

基于全模式全聚焦方法的裂纹超声成像定量检测

基于全模式全聚焦方法的裂纹超声成像定量检测

DOI:10.19650/j.cnki.cjsi.J2007019
发表时间:2021
4

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

DOI:10.19596/j.cnki.1001-246x.8419
发表时间:2022
5

Himawari-8/AHI红外光谱资料降水信号识别与反演初步应用研究

Himawari-8/AHI红外光谱资料降水信号识别与反演初步应用研究

DOI:
发表时间:2020

李宏博的其他基金

相似国自然基金

1

基于自适应约束传播的约束求解方法研究

批准号:61170314
批准年份:2011
负责人:张永刚
学科分类:F06
资助金额:52.00
项目类别:面上项目
2

几何约束求解新方法的研究

批准号:61300096
批准年份:2013
负责人:曹春红
学科分类:F0209
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
3

基于在线学习的燃气负荷预测方法研究

批准号:71901219
批准年份:2019
负责人:单娴
学科分类:G0104
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
4

几何约束求解方法及工程几何研究

批准号:60803099
批准年份:2008
负责人:张桂芳
学科分类:F0209
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目