1. Machine learning at the service of meta-heuristics for solving combinatorial optimization problems: A state-of-the-art
- Author
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El-Ghazali Talbi, Mehrdad Mohammadi, Patrick Meyer, Maryam Karimi-Mamaghan, Amir Mohammad Karimi-Mamaghan, Optimisation de grande taille et calcul large échelle [BONUS], Equipe DECIDE (Lab-STICC_DECIDE), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL), Département Logique des Usages, Sciences sociales et Sciences de l'Information (IMT Atlantique - LUSSI), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), University of Tehran, Université de Lille - UFR des Humanités (Lille UFRH), Université de Lille, Optimisation de grande taille et calcul large échelle (BONUS), Inria Lille - Nord Europe, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre de Recherche en Informatique, Signal et Automatique de Lille - UMR 9189 (CRIStAL), Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Recherche en Informatique, Signal et Automatique de Lille - UMR 9189 (CRIStAL), Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Recherche en Informatique, Signal et Automatique de Lille - UMR 9189 [CRIStAL], École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), IMT Atlantique (IMT Atlantique), and Université de Lille - Faculté des Humanités (Lille Humanités)
- Subjects
Service (systems architecture) ,Information Systems and Management ,General Computer Science ,Computer science ,media_common.quotation_subject ,0211 other engineering and technologies ,Initialization ,02 engineering and technology ,Management Science and Operations Research ,Machine learning ,computer.software_genre ,Industrial and Manufacturing Engineering ,[INFO.INFO-AI]Computer Science [cs]/Artificial Intelligence [cs.AI] ,Robustness (computer science) ,Taxonomy (general) ,0502 economics and business ,[INFO]Computer Science [cs] ,Quality (business) ,Metaheuristic ,ComputingMilieux_MISCELLANEOUS ,media_common ,050210 logistics & transportation ,021103 operations research ,business.industry ,05 social sciences ,[INFO.INFO-RO]Computer Science [cs]/Operations Research [cs.RO] ,Modeling and Simulation ,Key (cryptography) ,State (computer science) ,Artificial intelligence ,business ,computer - Abstract
International audience; Mixed Integer Linear Programs (MILPs) are usually NP-hard mathematical programming problems, which present difficulties to obtain optimal solutions in a reasonable time for large scale models. Nowadays, metaheuristics are one of the potential tools for solving this type of problems in any context. In this paper, we focus our attention on MILPs in the specific framework of Data Envelopment Analysis (DEA), where the determination of a score of technical efficiency of a set of Decision Making Units (DMUs) is one of the main objectives. In particular, we propose a new hyper-matheuristic grounded on a MILP-based decomposition in which the optimization problem is divided into two hierarchical subproblems. The new approach decomposes the model into discrete and continuous variables, treating each subproblem through different optimization methods. In particular, metaheuristics are used for dealing with the discrete variables, whereas exact methods are used for the set of continuous variables. The metaheuristics use an indirect representation that encodes an incomplete solution for the problem, whereas the exact method is applied to decode the solution and generate a complete solution. The experimental results, based on simulated data in the context of Data Envelopment Analysis, show that the solutions obtained through the new approach outperform those found by solving the problem globally using a metaheuristic method. Finally, regarding the new hyper-matheuristic scheme, the best algorithm selection is found for a set of cooperative metaheuristics ans exact optimization algorithms.
- Published
- 2022