A new branch of machine and deep learning models has evolved in constrained optimization, specifically in mixed integer programming problems (MIP). These models draw inspiration from earlier solver methods, primarily the heuristic, branch and bound. While utilizing the branch and bound framework, machine and deep learning models enhance either the computational efficiency or performance of the model. This thesis examines how imitating different variable selection strategies of classical MIP solvers behave on a state-of-the-art deep learning model. A recently developed deep learning algorithm is used in this thesis, which represents the branch and bound state as a bipartite graph. This graph serves as the input to a graph network model, which determines the variable in the MIP on which branching occurs. This thesis compares how imitating different classical branching strategies behaves on different algorithm outputs and, most importantly, time span. More specifically, this thesis conducts an empirical study on a MIP known as the facility location problem (FLP) and compares the different methods for imitation. This thesis shows that the deep learning algorithm can outperform the classical methods in terms of time span. More specifically, imitating the branching strategies resulting in small branch and bound trees give rise to a more rapid performance in finding the global optimum. Lastly, it is shown that a smaller embedding size in the network model is preferred for these instances when looking at the trade-off between variable selection and time cost. / En ny typ av maskin och djupinlärningsmodeller har utvecklats inom villkors optimering, specifikt för så kallade blandade heltalsproblem (MIP). Dessa modeller hämtar inspiration från tidigare lösningsmetoder, främst en heuristisk som kallas “branch and bound”. Genom att använda “branch and bound” ramverket förbättrar maskin och djupinlärningsmodeller antingen beräkningshastigheten eller prestandan hos modellen. Denna uppsats undersöker hur imitation av olika strategier för val av variabler från klassiska MIP-algoritmer beter sig på en modern djupinlärningsmodell. I denna uppsats används en nyligen utvecklad djupinlärningsalgoritm som representerar “branch and bound” tillståndet som en bipartit graf. Denna graf används som indata till en “graph network” modell som avgör vilken variabel i MIP-problemet som tas hänsyn till. Uppsatsen jämför hur imitation av olika klassiska “branching” strategier påverkar olika algoritmutgångar, framför allt, tidslängd. Mer specifikt utför denna uppsats en empirisk studie på ett MIP-problem som kallas för “facility location problem” (FLP) och jämför imitationen av de olika metoderna. I denna uppsats visas det att denna djupinlärningsalgoritm kan överträffa de klassiska metoderna när det gäller tidslängd. Mer specifikt ger imitation av “branching” strategier som resulterar i små “branch and bound” träd upphov till en snabbare prestation vid sökning av den globala optimala lösningen. Slutligen visas det att en mindre inbäddningsstorlek i nätverksmodellen föredras i dessa fall när man ser på avvägningen mellan val av variabler och tidskostnad.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-339539 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Axén, Magnus |
| Publisher | KTH, Matematisk statistik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2023:067 |
Page generated in 0.0133 seconds