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[AI学术] 从比较到选择:提升使用强化学习训练的指针网络在跨尺度容量无人机配送路由中的泛化能力

发布于:2026-10-22 22:00 最后更新:2026-10-25 13:04
#Machine Learning #optimization #Artificial Intelligence

无人机(UAV)能够实现快速、灵活的末端和应急配送,但随着客户数量的变化,其路径规划仍然困难。传统的混合整数规划和启发式方法在规模扩展时表现不佳,或需要针对特定问题进行设计,这推动了基于学习的方案。强化学习尤其有前景,前提是单一策略能够在不同规模的问题上无需重新训练即可泛化。虽然基于注意力的指针网络(Pointer Network)天然对规模无关,但在向上或向下扩展时其解的质量会下降。

本文以容量车辆路径问题(CVRP)作为受控代理,固定容量 $Q$ 以模拟无人机载荷限制,系统分析了性能下降的三大因素:节点密度的变化、注意力的分散以及均值池化图上下文的稀释。我们分别在整体架构、编码器和解码器层面进行改进,并提出一种学习的、置换不变的图上下文聚合机制,分别实现为加权平均和 Set2Set。

实验结果显示,不同的迁移方向有不同的需求:基于熵的注意力缩放将 CVRP20→CVRP100 的性能差距缩小 1.41 个百分点,而提出的聚合方法在更具挑战性的 CVRP100→CVRP20 迁移上提升约 0.9 个百分点。利用这种互补性,我们设计了一个方法选择器,根据训练‑测试规模对选择最佳模型。该选择器在所有九个已见的训练‑测试对以及八个包含未见规模(CVRP35、CVRP75、CVRP200)的对中均降低了成本,最高提升 3.2%。

点评: 本文通过细致的因素分析和针对性的架构改进,显著提升了指针网络在不同规模 CVRP 上的迁移性能,并提出的选择器展示了跨尺度模型组合的实用价值,为无人机配送等实际场景提供了可行的学习式路径规划方案。

原文链接: https://arxiv.org/abs/2610.27936

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