每年有超过500万五岁以下的儿童死于大部分可预防或可治疗的医疗状况，而在疫苗接种率低的欠发达国家中，死亡人数大部分大部分发生。联合国可持续发展目标之一（SDG 3）旨在结束五岁以下的新生儿和儿童的可预防死亡。我们专注于尼日利亚，在尼日利亚，婴儿死亡率令人震惊。我们与尼日利亚的大型非营利组织Helpmum合作设计和优化了不确定性下的异质健康干预措施的分配，以增加疫苗接种的吸收，这是尼日利亚的首次此类合作。我们的框架，顾问：AI驱动的疫苗接种干预优化器基于整数线性程序，该计划旨在最大程度地提高成功疫苗接种的累积概率。我们的优化公式在实践中是棘手的。我们提出了一种启发式方法，使我们能够解决现实世界中用例的问题。我们还为启发式方法提出了理论界限。最后，我们表明，通过实验评估，所提出的方法在疫苗接种方面优于基线方法。 Helpmum目前正在计划基于我们在最大的尼日利亚城市部署的方法，这将是该国AI驱动的疫苗接种吸收计划的首次部署，并希望为其他数据驱动计划铺平道路改善尼日利亚的健康状况。

我们研究了通过中等数量的成对比较查询引发决策者偏好的问题，以使它们成为特定问题的高质量推荐。我们受到高赌场域中的应用程序的推动，例如选择分配稀缺资源的政策以满足基本需求（例如，用于移植或住房的肾脏，因为那些经历无家可归者），其中需要由（部分）提出引出的偏好。我们在基于偏好的偏好中模拟不确定性，并调查两个设置：a）脱机偏出设置，其中所有查询都是一次，b）在线诱因设置，其中按时间顺序选择查询。我们提出了这些问题的强大优化制剂，这些问题集成了偏好诱导和推荐阶段，其目的是最大化最坏情况的效用或最小化最坏情况的后悔，并研究其复杂性。对于离线案例，在活动偏好诱导与决策信息发现的两个半阶段的稳健优化问题的形式中，我们提供了我们通过列解决的混合二进制线性程序的形式提供了等效的重构。 -Constraint生成。对于在线设置，主动偏好学习采用多级强大优化问题的形式与决策依赖的信息发现，我们提出了一种保守的解决方案方法。合成数据的数值研究表明，我们的方法在最坏情况级别，后悔和效用方面从文献中倾斜最先进的方法。我们展示了我们的方法论如何用于协助无家可归的服务机构选择分配不同类型的稀缺住房资源的政策，以遇到无家可归者。

我们介绍了多模式的汽车和乘车共享问题（MMCRP），其中使用一台汽车来涵盖一组乘车请求，同时将发现的请求分配给其他运输方式（MOT）。汽车的路线由一次或多个旅行组成。每次旅行都必须具有特定但不明的驱动程序，以仓库开始，然后以（可能不同的）仓库结束。即使两个骑行没有相同的起源和/或目的地，也允许在用户之间共享骑行。用户始终可以根据各个首选项列表使用其他运输方式。该问题可以作为车辆调度问题提出。为了解决该问题，构建了一个辅助图，在该图中，每次旅行在仓库中的启动和结尾，并覆盖可能的乘车共享，以时空图中的形式建模为弧。我们提出了一种基于列生成的两层分解算法，其中主问题可确保最多只能涵盖每个请求，并且定价问题通过在时间 - 时间中解决一种最短路径问题来生成新的有希望的路线空间网络。报告了基于现实实例的计算实验。基准实例基于奥地利维也纳的人口，空间和经济数据。我们通过在合理时间内基于列生成的方法来解决大型实例，并进一步研究了各种精确和启发式定价方案。

在本文中，我们介绍了有关典型乘车共享系统中决策优化问题的强化学习方法的全面，深入的调查。涵盖了有关乘车匹配，车辆重新定位，乘车，路由和动态定价主题的论文。在过去的几年中，大多数文献都出现了，并且要继续解决一些核心挑战：模型复杂性，代理协调和多个杠杆的联合优化。因此，我们还引入了流行的数据集和开放式仿真环境，以促进进一步的研发。随后，我们讨论了有关该重要领域的强化学习研究的许多挑战和机会。

对同日发货（SDD）的需求在过去几年中迅速增加，并在Covid-19大流行期间特别蓬勃发展。快速增长并非没有挑战。 2016年，由于较低的成员资格和距离仓库的距离远远，某些少数民族社区被排除在接受亚马逊的SDD服务之外，提高了对公平的担忧。在本文中，我们研究了向客户提供公平的SDD服务的问题。服务区域被分成不同的区域。在一天中，客户请求SDD服务以及请求和交付位置的时机未提前知道。调度员动态分配车辆，以便在交付截止日期前将交付给予接受客户。除整体服务率（实用程序）外，我们还最大限度地提高了所有地区的最小区域服务率（公平性）。我们将问题模拟为多目标马尔可夫决策过程，并开发深度Q学习解决方案方法。我们介绍了从税率到实际服务的新颖改造，从而创造了一个稳定和有效的学习过程。计算结果证明了我们对在不同客户地理位置中的空间和时间内的不公平性的方法的有效性。我们还表明，这种有效性有效地与不同的仓库位置有效，提供业务，其中有机会从任何位置实现更好的公平性。此外，我们考虑忽略公平性在服务中的影响，结果表明，当客户对服务水平的期望很高时，我们的政策最终越优越。

物流运营商最近提出了一项技术，可以帮助降低城市货运分销中的交通拥堵和运营成本，最近提出了移动包裹储物柜（MPLS）。鉴于他们能够在整个部署领域搬迁，因此他们具有提高客户可访问性和便利性的潜力。在这项研究中，我们制定了移动包裹储物柜问题（MPLP），这是位置路由问题（LRP）的特殊情况，该案例确定了整天MPL的最佳中途停留位置以及计划相应的交付路线。开发了基于混合Q学习网络的方法（HQM），以解决所得大问题实例的计算复杂性，同时逃脱了本地Optima。此外，HQM与全球和局部搜索机制集成在一起，以解决经典强化学习（RL）方法所面临的探索和剥削困境。我们检查了HQM在不同问题大小（最多200个节点）下的性能，并根据遗传算法（GA）进行了基准测试。我们的结果表明，HQM获得的平均奖励比GA高1.96倍，这表明HQM具有更好的优化能力。最后，我们确定有助于车队规模要求，旅行距离和服务延迟的关键因素。我们的发现概述了MPL的效率主要取决于时间窗口的长度和MPL中断的部署。

在带有电动车队的乘车系统中，充电是一个复杂的决策过程。大多数电动汽车（EV）出租车服务要求驾驶员做出利己主义决定，从而导致分散的临时充电策略。车辆之间通常缺乏或不共享移动性系统的当前状态，因此无法做出最佳的决定。大多数现有方法都不将时间，位置和持续时间结合到全面的控制算法中，也不适合实时操作。因此，我们提出了一种实时预测性充电方法，用于使用一个名为“闲置时间开发（ITX）”的单个操作员进行乘车服务，该方法预测了车辆闲置并利用这些时期来收获能量的时期。它依靠图形卷积网络和线性分配算法来设计最佳的车辆和充电站配对，以最大程度地提高利用的空闲时间。我们通过对纽约市现实世界数据集的广泛模拟研究评估了我们的方法。结果表明，就货币奖励功能而言，ITX的表现优于所有基线方法至少提高5％（相当于6,000个车辆操作的$ 70,000），该奖励奖励功能的建模旨在复制现实世界中乘车系统的盈利能力。此外，与基线方法相比，ITX可以将延迟至少减少4.68％，并且通常通过促进顾客在整个车队中更好地传播乘客的舒适度。我们的结果还表明，ITX使车辆能够在白天收获能量，稳定电池水平，并增加需求意外激增的弹性。最后，与表现最佳的基线策略相比，峰值负载减少了17.39％，这使网格操作员受益，并为更可持续的电网使用铺平了道路。

共享的电子移动服务已被广泛测试和在全球城市中驾驶，并且已经编织成现代城市规划的结构。本文研究了这些系统中的实用而重要的问题：如何在空间和时间跨空间和时间部署和管理其基础架构，以便在可持续的盈利能力的同时对用户无处不在。然而，在现实世界的系统中，评估不同部署策略的性能，然后找到最佳计划是非常昂贵的，因为它通常是不可行的，可以对试用和错误进行许多迭代。我们通过设计高保真仿真环境来解决这一目标，该环境摘要在细粒度下共享电子移动系统的关键操作细节，并使用从现实世界中收集的数据进行校准。这使我们能够尝试任意部署计划来学习在实际在实际系统中实施任何内容之前的特定上下文。特别是，我们提出了一种新的多代理神经检索方法，其中我们设计了一个分层控制器以产生暂定部署计划。然后使用多模拟范例，即并行评估的生成的部署计划进行测试，其中结果用于用深增强学习训练控制器。通过这种闭环，控制器可以被引导以在将来的迭代中产生更好的部署计划的概率。在我们的仿真环境中，已经广泛评估了所提出的方法，实验结果表明它优于基于基于基于基于的基于基于基于的启发式的服务覆盖范围和净收入的方法。

人类服务系统做出关键决策，影响社会中的个人。美国儿童福利系统做出了这样的决定，从筛查热线报告的报告报告，涉嫌虐待或忽视儿童保护性调查，使儿童接受寄养，再到将儿童返回永久家庭环境。这些对儿童生活的复杂而有影响力的决定取决于儿童福利决策者的判断。儿童福利机构一直在探索使用包括机器学习（ML）的经验，数据信息的方法来支持这些决策的方法。本文描述了ML支持儿童福利决策的概念框架。 ML框架指导儿童福利机构如何概念化ML可以解决的目标问题；兽医可用的管理数据用于构建ML；制定和开发ML规格，以反映机构正在进行的相关人群和干预措施；随着时间的流逝，部署，评估和监视ML作为儿童福利环境，政策和实践变化。道德考虑，利益相关者的参与以及避免框架的影响和成功的共同陷阱。从摘要到具体，我们描述了该框架的一种应用，以支持儿童福利决策。该ML框架虽然以儿童福利为中心，但可以推广用于解决其他公共政策问题。

我们研究了大规模实时乘车系统的优化，并提出了一种模块化设计方法，用于乘车共享的组件算法（CAR）。我们评估了一套多种汽车（总共14辆），重点是乘车共享的关键算法组件。我们采用一种多目标方法，评估了与全球效率，复杂性，乘客，驾驶员和平台激励措施有关的12个指标，以在各个方面非常类似于现实，重点介绍了能力二的工具。据我们所知，这是迄今为止最大，最全面的评估。我们（i）确定在全球，乘客，驾驶员或平台指标上表现良好的汽车，（ii）证明，轻巧的搬迁计划可以显着提高服务质量高达$ 50 \％\％$，并且（iii）强调了一种实用的，一种实用的，在所有指标中都能很好地运行，可扩展的启动汽车。

医疗保健的服务质量不断受到大流行病（即Covid-19）和自然灾害（如飓风和地震）的异常事件所挑战。在大多数情况下，这些事件导致决策中的批判性不确定性，以及在医院的多个医学和经济方面。外部（地理）或内部因素（医疗和管理），导致规划和预算的转变，但最重要的是，最重要的是，降低对传统过程的信心。在某些情况下，其他医院的支持证明了加剧规划方面。此稿件提供三种数据驱动方法，提供数据驱动的指标，以帮助医疗管理人员组织其经济学，并确定资源分配和共享最佳计划。常规决策方法在推荐经理验证的政策方面不足。使用强化学习，遗传算法，旅行推销员和聚类，我们试验不同的医疗变量，并提供可在卫生机构应用的工具和结果。进行实验;记录，评估和呈现结果。

在本文中，我们研究了电子商务运营商面临的顺序决策问题，与何时从中央仓库发送车辆以服务于客户请求，并在哪个命令下提供服务，假设是在到达仓库的包裹是随机且动态的。目的是最大化在服务时间内可以交付的包裹数。我们提出了两种解决此问题的强化学习方法，一种基于策略函数近似（PFA），第二种基于值函数近似（VFA）。两种方法都与前景策略相结合，其中未来发布日期以蒙特卡洛的方式进行采样，并使用量身定制的批处理方法来近似未来状态的价值。我们的PFA和VFA很好地利用了基于分支机构的精确方法来提高决策质量。我们还建立了足够的条件，可以将最佳策略的部分表征并将其集成到PFA/VFA中。在基于720个基准实例的实证研究中，我们使用具有完美信息的上限进行了竞争分析，我们表明PFA和VFA的表现极大地超过了两种替代近视方法。总体而言，PFA提供最佳解决方案，而VFA（从两阶段随机优化模型中受益）在解决方案质量和计算时间之间取得了更好的权衡。

本研究提出了两个新的动态分配算法，将难民和寻求庇护者与东道国内的地理区域相匹配。目前在瑞士的多年来飞行员中实施的第一个，旨在通过最小不和谐的在线分配算法来最大限度地提高难民的平均预期就业水平（或利息的任何衡量结果）。尽管与后视最佳解决方案相比，所提出的算法达到了近乎最佳的预期就业，但它可能会随着时间的推移而导致定期不平衡的分配。这导致了移民资源和代理商的不良工作量低效，他们无法在地方之间移动。为了解决这个问题，第二种算法平衡了改善难民结果的目标，随着时间的推移甚至对每个地方的甚至分配。拟议方法的性能是使用来自美国最大的移民安置机构之一的真正难民移民安置数据进行说明。在此数据集上，我们发现分配平衡算法可以随着时间的推移实现接近完美的平衡，而与纯就业最大化算法相比，预期就业几乎没有损失。此外，分配平衡算法提供了许多辅助益处，包括对未知到达流量的鲁棒性，并通过更大的探索增加弹性。

我们提出了一种基于机器学习的新型方法来解决涉及大量独立关注者的二重性程序，作为一种特殊情况，其中包括两阶段随机编程。我们提出了一个优化模型，该模型明确考虑了追随者的采样子集，并利用机器学习模型来估计未采样关注者的客观值。与现有方法不同，我们将机器学习模型培训嵌入到优化问题中，这使我们能够采用无法使用领导者决策来表示的一般追随者功能。我们证明了由原始目标函数衡量的生成领导者决策的最佳差距，该目标函数考虑了整个追随者集。然后，我们开发追随者采样算法来收紧界限和一种表示追随者功能的表示方法，可以用作嵌入式机器学习模型的输入。使用骑自行车网络设计问题的合成实例，我们比较方法的计算性能与基线方法。我们的方法为追随者的目标价值观提供了更准确的预测，更重要的是，产生了更高质量的领导者决策。最后，我们对骑自行车基础设施计划进行了现实世界中的案例研究，我们采用方法来解决超过一百万关注者的网络设计问题。与当前的自行车网络扩展实践相比，我们的方法提出了有利的性能。

我们研究了在国内捐助服务服务中引起的车辆路由问题的随机变体。我们考虑的问题结合了以下属性。就客户是随机的，但不仅限于预定义的集合，因此请求服务的客户是可变的，因为它们可能出现在给定的服务领域的任何地方。此外，需求量是随机的，并且在拜访客户时会观察到。目的是在满足车辆能力和时间限制的同时最大化预期的服务需求。我们将此问题称为VRP，具有高度可变的客户基础和随机需求（VRP-VCSD）。对于这个问题，我们首先提出了马尔可夫决策过程（MDP）的配方，该制定代表了一位决策者建立所有车辆路线的经典集中决策观点。虽然结果配方却很棘手，但它为我们提供了开发新的MDP公式的地面，我们称其为部分分散。在此公式中，动作空间被车辆分解。但是，由于我们执行相同的车辆特定政策，同时优化集体奖励，因此权力下放是不完整的。我们提出了几种策略，以减少与部分分散的配方相关的国家和行动空间的维度。这些产生了一个更容易解决的问题，我们通过加强学习来解决。特别是，我们开发了一种称为DECQN的Q学习算法，具有最先进的加速技术。我们进行了彻底的计算分析。结果表明，DECN的表现大大优于三个基准策略。此外，我们表明我们的方法可以与针对VRP-VCSD的特定情况开发的专业方法竞争，在该情况下，客户位置和预期需求是事先知道的。

疏散计划是灾难管理的关键部分，其目标是将人员搬迁到安全和减少伤亡。每个疏散计划都有两个基本组件：路由和调度。但是，这两个组件与目标的联合优化，例如最大程度地减少平均疏散时间或疏散完成时间，这是一个计算问题上的问题。为了解决它，我们提出了MIP-LNS，这是一种可扩展的优化方法，将启发式搜索与数学优化结合在一起，并可以优化各种目标函数。我们使用来自德克萨斯州休斯敦的哈里斯县的现实世界道路网络和人口数据，并应用MIP-LNS来查找该地区的疏散路线和时间表。我们表明，在给定的时间限制内，我们提出的方法在平均疏散时间，疏散完成时间和解决方案的最佳保证方面找到了比现有方法更好的解决方案。我们在研究区域进行基于代理的疏散模拟，以证明解决方案的功效和鲁棒性。我们表明，即使撤离人员在一定程度上偏离了建议的时间表，我们的规定疏散计划仍然有效。我们还研究了疏散计划如何受到道路故障的影响。我们的结果表明，MIP-LN可以使用有关道路估计截止日期的信息，以成功，方便地撤离更多人，以提出更好的疏散计划。

在过去的五十年中，研究人员已经开发了设计和改进了应急响应管理（ERM）系统的统计，数据驱动，分析和算法方法。该问题已被认为是本质上的困难，并且构成了不确定性下的时空决策，这在文献中已经解决了不同的假设和方法。该调查提供了对这些方法的详细审查，重点关注有关四个子流程的关键挑战和问题：（a）事件预测，（b）入射检测，（c）资源分配，和（c）计算机辅助调度紧急响应。我们突出了该领域前后工作的优势和缺点，并探讨了不同建模范式之间的相似之处和差异。我们通过说明这种复杂领域未来研究的开放挑战和机会的结论。

机器学习（ML）越来越多地用于支持高风险的决策，这是由于其相对于人类评估的优势预测能力的承诺而欠的趋势。但是，决策目标与观察到的作为训练ML模型的标签的结果中捕获的内容之间经常存在差距。结果，机器学习模型可能无法捕获决策标准的重要维度，从而阻碍了他们的决策支持。在这项工作中，我们探讨了历史专家决策作为组织信息系统中通常可用的丰富（但不完美）的信息来源，并表明它可以利用它来弥合决策目标与算法目标之间的差距。当数据中的每个案例都由单个专家评估并提出基于影响函数的方法作为解决此问题的解决方案时，我们会间接考虑估计专家一致性的问题。然后，我们将估计的专家一致性通过培训时间标签合并方法纳入预测模型。这种方法使ML模型可以在有推断的专家一致性和观察标签的情况下向专家学习。我们还提出了通过混合和延期模型来利用推断一致性的替代方法。在我们的经验评估中，专注于儿童虐待热线筛查的背景下，我们表明（1）有一些高风险案例，其风险是专家考虑的，但在目标标签中没有完全捕获用于培训已部署模型和培训的目标标签（2）提出的方法可显着提高这些情况的精度。

在过去的几十年中，经典的车辆路由问题（VRP），即为车辆分配一组订单并规划他们的路线已经被密集研究。仅作为车辆的订单分配和他们的路线已经是一个NP完整的问题，因此在实践中的应用通常无法考虑在现实世界应用中应用的约束和限制，所谓的富VRP所谓的富VRP（RVRP）并且仅限于单一方面。在这项工作中，我们融入了主要的相关真实限制和要求。我们提出了一种两级策略和时间线窗口和暂停时间的时间线算法，并将遗传算法（GA）和蚁群优化（ACO）单独应用于问题以找到最佳解决方案。我们对四种不同问题实例的评估，针对四个最先进的算法表明，我们的方法在合理的时间内处理所有给定的约束。

The concept of walkable urban development has gained increased attention due to its public health, economic, and environmental sustainability benefits. Unfortunately, land zoning and historic under-investment have resulted in spatial inequality in walkability and social inequality among residents. We tackle the problem of Walkability Optimization through the lens of combinatorial optimization. The task is to select locations in which additional amenities (e.g., grocery stores, schools, restaurants) can be allocated to improve resident access via walking while taking into account existing amenities and providing multiple options (e.g., for restaurants). To this end, we derive Mixed-Integer Linear Programming (MILP) and Constraint Programming (CP) models. Moreover, we show that the problem's objective function is submodular in special cases, which motivates an efficient greedy heuristic. We conduct a case study on 31 underserved neighborhoods in the City of Toronto, Canada. MILP finds the best solutions in most scenarios but does not scale well with network size. The greedy algorithm scales well and finds near-optimal solutions. Our empirical evaluation shows that neighbourhoods with low walkability have a great potential for transformation into pedestrian-friendly neighbourhoods by strategically placing new amenities. Allocating 3 additional grocery stores, schools, and restaurants can improve the "WalkScore" by more than 50 points (on a scale of 100) for 4 neighbourhoods and reduce the walking distances to amenities for 75% of all residential locations to 10 minutes for all amenity types. Our code and paper appendix are available at https://github.com/khalil-research/walkability.