基于在线学习的约束求解方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61802056
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0201.计算机科学的基础理论
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

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。

结项摘要

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

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(0)
On Combining Variable Ordering Heuristics for Constraint Satisfaction Problems
结合变量排序启发式解决约束满足问题
  • DOI:
    10.1007/s10732-019-09434-9
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Heuristics
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Hongbo Li;Guozhong Feng;Minghao Yin
  • 通讯作者:
    Minghao Yin
Revisiting the Efficacy of Weak Consistencies: a Study of Forward Checking
重新审视弱一致性的有效性:前向检查的研究
  • DOI:
    10.1007/s11432-018-9877-x
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Science China (Information Sciences)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhe Li;Zhezhou Yu;Hongbo Li;Jinsong Guo;Zhanshan Li
  • 通讯作者:
    Zhanshan Li

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其他文献

白藜芦醇对高糖刺激下人肾小管上皮细胞发生EMT的作用
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国细胞生物学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴海江;邓新娜;史永红;郭庆军;李宏博;彭金凯;庞磊;崔桂鹏;段惠军
  • 通讯作者:
    段惠军
乌鲁木齐市宠物猫源大肠杆菌耐药性及耐药基因检测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    畜牧与兽医
  • 影响因子:
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  • 作者:
    宋超慧;胡燕;吴慧敏;陈万昭;王东;李宏博;夏利宁
  • 通讯作者:
    夏利宁
南非布什维尔德岩浆型Cu-Ni-PGE硫化物矿床成因探讨
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    矿床地质
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕林素;汪云峰;李宏博;周振华;张作衡;谢桂青.
  • 通讯作者:
    谢桂青.
Efficient Singleton Consistency by Combining Forward Checking and Bound Consistency
通过结合前向检查和绑定一致性来实现高效的单例一致性
  • DOI:
    10.1142/s0218213014600173
  • 发表时间:
    2012-11
  • 期刊:
    International Journal on Artificial Intelligence Tools
  • 影响因子:
    1.1
  • 作者:
    郭劲松;李宏博;李占山;张永刚
  • 通讯作者:
    张永刚
高频段频谱占用的Volterra预测方法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    信号处理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李宏博;白杨;荆薇
  • 通讯作者:
    荆薇

其他文献

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基于自动结构识别的无先验知识约束满足问题求解方法研究
  • 批准号:
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  • 项目类别:
    面上项目
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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