AT-SKM-Net:面向动态图上线性硬约束可行性的加速可训练采样 Kaczmarz-Motzkin 框架
AT-SKM-Net: An Accelerated Trainable Sampling Kaczmarz-Motzkin Framework for Linear Hard-Constraint Feasibility on Dynamic Graphs
精选理由
面向动态图硬约束优化,显著降低计算成本并保持零约束违例。
AI 摘要
带线性约束的图结构优化是关键基础设施的基础,但面临大量严格硬约束和高维度带来的可扩展性限制。尽管近期的基于投影的方法(如 Trainable Sampling Kaczmarz-Motzkin Net (T-SKM-Net))能够保证可行性,但由于需要处理完整约束集并进行代价高昂的矩阵分解,它们在动态环境中的计算成本很高。为弥合这一差距,我们提出了 Accelerated Trainable-SKM (AT-SKM) Net 框架。为将计算集中于活跃约束并消除冗余计算,我们引入了一种由具备拓扑感知能力的异构 GNN 模型引导的混合采样策略。为高效处理基于图的约束中的拓扑变化,我们采用 Cholesky Update 机制;理论上,在低秩扰动下,该机制可将等式投影的复杂度从 O(N^3) 降低至 O(N^2)。在随机几何图、N-1 Security-Constrained DC-OPF 和最小成本气体输运问题上的实验表明,AT-SKM 可将迭代次数最多减少 85%,并实现 2.95 倍至 7.29 倍的 SKM 层加速,同时保持约束违反次数为零。