We propose a feature-based guidance mechanism to enhance metaheuristic algorithms for solving the Capacitated Vehicle Routing Problem (CVRP). This mechanism leverages an Explainable AI (XAI) model to identify features that correlate with high-quality solutions. These insights are used to guide the search process by promoting solution diversity and avoiding premature convergence. The guidance mechanism is first integrated into a custom metaheuristic algorithm, which combines neighborhood search with a novel hybrid of the split algorithm and path relinking. Experiments on benchmark instances with up to $30,000$ customer nodes demonstrate that the guidance significantly improves the performance of this baseline algorithm. Furthermore, we validate the generalizability of the guidance approach by integrating it into a state-of-the-art metaheuristic, where it again yields statistically significant performance gains. These results confirm that the proposed mechanism is both scalable and transferable across algorithmic frameworks.


翻译:本文提出一种基于特征的引导机制,用于增强求解带容量约束车辆路径问题(CVRP)的元启发式算法。该机制利用可解释人工智能(XAI)模型识别与高质量解相关联的特征,并运用这些特征洞察来引导搜索过程,以促进解的多样性并避免早熟收敛。该引导机制首先被集成到一个定制的元启发式算法中,该算法将邻域搜索与拆分算法及路径重连的新型混合策略相结合。在包含多达 $30,000$ 个客户节点的基准算例上的实验表明,该引导机制显著提升了该基础算法的性能。此外,我们通过将该引导方法集成到一个先进的元启发式算法中验证了其泛化能力,集成后再次取得了统计学意义上显著的性能提升。这些结果证实了所提出的机制在不同算法框架间具有可扩展性和可迁移性。

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