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 人工智能 数学分析 物理 量子力学 几何学
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 .

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
song发布了新的文献求助10
刚刚
2秒前
小狐狸尾发布了新的文献求助10
2秒前
4秒前
5秒前
JiangHb完成签到 ,获得积分10
6秒前
郭奕沛完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
genau000完成签到 ,获得积分10
8秒前
鹤轸完成签到,获得积分10
9秒前
yuaasusanaann发布了新的文献求助10
9秒前
哈哈哈哈哈哈完成签到,获得积分20
9秒前
swing发布了新的文献求助10
9秒前
忐忑的八宝粥完成签到,获得积分10
10秒前
快乐老式奶砖完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
jake768786发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
小狐狸尾完成签到,获得积分10
15秒前
aurora发布了新的文献求助10
16秒前
Ftucyctucutct发布了新的文献求助10
16秒前
郭奕沛发布了新的文献求助10
17秒前
强小强完成签到,获得积分10
21秒前
bkagyin应助神仙采纳,获得10
21秒前
科研通AI6.1应助yuaasusanaann采纳,获得10
24秒前
25秒前
科研通AI6.3应助Ftucyctucutct采纳,获得10
26秒前
聪明的忆丹完成签到 ,获得积分10
28秒前
沐曦发布了新的文献求助10
31秒前
努力发布了新的文献求助10
31秒前
lancylee完成签到,获得积分10
33秒前
33秒前
缓慢的白开水完成签到,获得积分10
33秒前
kndfsfmf完成签到,获得积分10
34秒前
allen发布了新的文献求助10
37秒前
Owen应助郭奕沛采纳,获得10
38秒前
传奇3应助yuaasusanaann采纳,获得10
38秒前
abner发布了新的文献求助10
39秒前
WILD完成签到 ,获得积分10
40秒前
完美世界应助aurora采纳,获得10
40秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Modern Epidemiology, Fourth Edition 5000
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
Weaponeering, Fourth Edition – Two Volume SET 2000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 生物化学 化学工程 物理 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 物理化学 光电子学 电极 冶金 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6022951
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7645594
关于积分的说明 16170993
捐赠科研通 5171287
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2767051
邀请新用户注册赠送积分活动 1750438
关于科研通互助平台的介绍 1637010