Optimized Scenario Reduction: Solving Large-Scale Stochastic Programs with Quality Guarantees

还原(数学) 数学优化 列生成 启发式 随机规划 计算机科学 整数规划 比例(比率) 选择(遗传算法) 上下界 随机优化 数学 数学分析 物理 几何学 量子力学 人工智能
作者
Wei Zhang,Kai Wang,Alexandre Jacquillat,Shuaian Wang
出处
期刊:Informs Journal on Computing 卷期号:35 (4): 886-908 被引量:21
标识
DOI:10.1287/ijoc.2023.1295
摘要

Stochastic programming involves large-scale optimization with exponentially many scenarios. This paper proposes an optimization-based scenario reduction approach to generate high-quality solutions and tight lower bounds by only solving small-scale instances, with a limited number of scenarios. First, we formulate a scenario subset selection model that optimizes the recourse approximation over a pool of solutions. We provide a theoretical justification of our formulation, and a tailored heuristic to solve it. Second, we propose a scenario assortment optimization approach to compute a lower bound—hence, an optimality gap—by relaxing nonanticipativity constraints across scenario “bundles.” To solve it, we design a new column-evaluation-and-generation algorithm, which provides a generalizable method for optimization problems featuring many decision variables and hard-to-estimate objective parameters. We test our approach on stochastic programs with continuous and mixed-integer recourse. Results show that (i) our scenario reduction method dominates scenario reduction benchmarks, (ii) our scenario assortment optimization, combined with column-evaluation-and-generation, yields tight lower bounds, and (iii) our overall approach results in stronger solutions, tighter lower bounds, and faster computational times than state-of-the-art stochastic programming algorithms. History: Accepted by Andrea Lodi, Area Editor for Design and Analysis of Algorithms–Discrete. Supplemental Material: The e-companion is available at https://doi.org/10.1287/ijoc.2023.1295 .
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
BILNQPL完成签到,获得积分10
刚刚
嗨皮完成签到,获得积分10
1秒前
如日方升完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
万万想到了完成签到,获得积分10
2秒前
科研通AI5应助小小雨天采纳,获得10
2秒前
派大星发布了新的文献求助10
2秒前
4秒前
绘图功能发布了新的文献求助10
4秒前
修语完成签到,获得积分10
4秒前
鸭鸭发布了新的文献求助10
4秒前
Silence完成签到 ,获得积分10
4秒前
5秒前
汪汪发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
zz完成签到,获得积分10
7秒前
孤独剑完成签到,获得积分10
8秒前
研友_nEoEy8完成签到,获得积分10
8秒前
秋海棠发布了新的文献求助10
8秒前
喜悦音响发布了新的文献求助10
9秒前
wanci应助CA采纳,获得10
9秒前
充电宝应助隐形的迎南采纳,获得10
10秒前
li完成签到,获得积分10
10秒前
DaSheng发布了新的文献求助10
10秒前
科研小白发布了新的文献求助50
11秒前
维他命发布了新的文献求助10
11秒前
侯卿完成签到,获得积分10
12秒前
狒狒爱学习完成签到,获得积分10
13秒前
科研通AI5应助汪汪采纳,获得10
13秒前
打打应助欣欣采纳,获得10
13秒前
14秒前
li发布了新的文献求助10
15秒前
李清湛完成签到,获得积分10
15秒前
布拉布拉发布了新的文献求助10
15秒前
大雁完成签到 ,获得积分10
17秒前
zzzzzzzzzzzzb完成签到,获得积分20
17秒前
倒数第二完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
维他命完成签到,获得积分10
19秒前
LL发布了新的文献求助10
19秒前
高分求助中
All the Birds of the World 4000
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 3000
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Am Rande der Geschichte : mein Leben in China / Ruth Weiss 1500
CENTRAL BOOKS: A BRIEF HISTORY 1939 TO 1999 by Dave Cope 1000
Machine Learning Methods in Geoscience 1000
Resilience of a Nation: A History of the Military in Rwanda 888
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3737724
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3281359
关于积分的说明 10024958
捐赠科研通 2998099
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1645066
邀请新用户注册赠送积分活动 782525
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 749814