The rapid outbreak of COVID-19 pandemic invoked scientists and researchers to prepare the world for future disasters. During the pandemic, global authorities on healthcare urged the importance of disinfection of objects and surfaces. To implement efficient and safe disinfection services during the pandemic, robots have been utilized for indoor assets. In this paper, we envision the use of drones for disinfection of outdoor assets in hospitals and other facilities. Such heterogeneous assets may have different service demands (e.g., service time, quantity of the disinfectant material etc.), whereas drones have typically limited capacity (i.e., travel time, disinfectant carrying capacity). To serve all the facility assets in an efficient manner, the drone to assets allocation and drone travel routes must be optimized. In this paper, we formulate the capacitated vehicle routing problem (CVRP) to find optimal route for each drone such that the total service time is minimized, while simultaneously the drones meet the demands of each asset allocated to it. The problem is solved using mixed integer programming (MIP). As CVRP is an NP-hard problem, we propose a lightweight heuristic to achieve sub-optimal performance while reducing the time complexity in solving the problem involving a large number of assets.

我们为在Skyway网络中的基于无人机的多包交付提供了一种新颖的面向服务的建筑。拟议的体系结构为在城市中部署Skyway网络提供了高级设计，以有效地提供无人机服务。我们提出了一种基于图的启发式词，以减少Skyway网络中最佳服务选择的搜索空间。然后，我们在一组约束下使用选定的无人机服务找到最佳解决方案。我们进行实验以证明我们提出的方法的效率。

服务交付设定为体验一个主要的范式转变，并在无人机技术中加上客户的快速进步，加上客户的较高期望和增加的竞争。我们提出了一种新颖的面向服务的方法，以使无人机运行的Skyway网络中的包装中无处不在地传送。我们讨论了基于服务的无人机交付的福利，框架和建筑，当代方法，开放的挑战和未来视力方向。

本文介绍了相关的弧定向问题（CAOP），其中的任务是找到机器人团队的路线，以最大程度地收集与环境中功能相关的奖励的收集。这些功能可以是一维或环境中的点，并且可以具有空间相关性，即访问环境中的功能可能会提供与相关功能相关的奖励的一部分。机器人在环境环境时会产生成本，并且路线的总成本受到资源限制（例如电池寿命或操作时间）的限制。由于环境通常很大，我们允许多个仓库在机器人必须启动和结束路线的地方。 CAOP概括了相关的定向问题（COP），其中奖励仅与点特征相关联以及ARC定向启动问题（AOP），其中奖励与无空间相关。我们制定了一个混合整数二次程序（MIQP），该程序正式化了问题并提供最佳的解决方案。但是，这个问题是NP-HARD，因此我们开发了一种有效的贪婪的建设性算法。我们用两种不同的应用说明了问题：甲烷气体泄漏检测和道路网络覆盖范围的信息路径计划。

钢筋学习最近在许多组合优化问题中显示了学习质量解决方案的承诺。特别地，基于注意的编码器 - 解码器模型在各种路由问题上显示出高效率，包括旅行推销员问题（TSP）。不幸的是，它们对具有无人机（TSP-D）的TSP表现不佳，需要在协调中路由车辆的异构队列 - 卡车和无人机。在TSP-D中，这两个车辆正在串联移动，并且可能需要在用于其他车辆的节点上等待加入。不那么关注的基于关注的解码器无法在车辆之间进行这种协调。我们提出了一种注意力编码器-LSTM解码器混合模型，其中解码器的隐藏状态可以代表所做的动作序列。我们经验证明，这种混合模型可提高基于纯粹的关注的模型，用于解决方案质量和计算效率。我们对MIN-MAX电容车辆路由问题（MMCVRP）的实验还确认混合模型更适合于多车辆的协调路由而不是基于注意的模型。

我们研究了合作航空航天车辆路线应用程序的资源分配问题，其中多个无人驾驶汽车（UAV）电池容量有限和多个无人接地车辆（UGV），这也可以充当移动充电站，需要共同实现诸如持续监视一组要点之类的任务。由于无人机的电池能力有限，他们有时必须偏离任务才能与UGV进行集合并得到充电。每个UGV一次可以一次提供有限数量的无人机。与确定性多机器人计划的先前工作相反，我们考虑了无人机能源消耗的随机性所带来的挑战。我们有兴趣找到无人机的最佳充电时间表，从而最大程度地减少了旅行成本，并且在计划范围内没有任何无人机在计划范围内取消收费的可能性大于用户定义的公差。我们将此问题（{风险意识召集集合问题（RRRP））}作为整数线性程序（ILP），其中匹配的约束捕获资源可用性约束，而背包约束捕获了成功概率约束。我们提出了一种求解RRRP的双晶格近似算法。在一个持续监测任务的背景下，我们证明了我们的制定和算法的有效性。

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。

线覆盖范围的问题是找到有效的路由，以通过一个或多个资源约束的机器人覆盖线性特征。线性具有模型环境，例如道路网络，电力线以及石油和天然气管道。我们为机器人定义了两种旅行模式：维修和陷入困境。机器人服务功能如果它执行特定于任务的操作，例如拍摄图像，则它可以遍历该功能；否则，它是无人机的。穿越环境会产生成本（例如旅行时间）和对资源的需求（例如电池寿命）。维修和无人机的成本和需求功能可能具有不同的成本和需求功能，我们进一步允许它们取决于方向。我们将环境建模为图形，并提供整数线性程序。由于问题是NP-HARD，因此我们开发了一种快速有效的启发式算法，即合并 - 默认混合物（MEM）。该算法的建设性属性使得为大图求解了多depot版本。我们进一步扩展了MEM算法，以处理转弯成本和非语言限制。我们在50个道路网络的数据集上对算法进行基准测试，并在道路网络上使用空中机器人进行了实验中的算法。

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。

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。

在异构机器人网络上进行计算负载共享是一个有希望的方法，可以将机器人能力和效率作为极端环境中的团队提高。然而，在这种环境中，通信链路可以是间歇性的，并且与云或因特网的连接可能是不存在的。在本文中，我们介绍了用于多机器人系统的通信感知，计算任务调度问题，并提出了整数线性程序（ILP），该程序（ILP）优化了异构机器人网络中的计算任务分配，占网络机器人的计算能力对于可用（和可能的时变）通信链接。我们考虑调度由依赖关系图建模的一组相互依赖的必需任务和可选任务。我们为共享世界，分布式系统提供了一项备份的调度架构。我们验证了ILP制定和不同计算平台中的分布式实现，并在模拟场景中，偏向于月球或行星探索方案。我们的研究结果表明，与没有计算负载共享的类似系统相比，所提出的实施方式可以优化提高时间表以允许三倍增加所执行的奖励任务的数量（例如，科学测量）。

区域覆盖范围问题是使用安装在机器人（例如无人驾驶汽车（UAV）（UAV）和无人接地车辆（UGV）等机器人上的传感器有效维修给定的二维表面的任务。我们提出了一种新颖的配方，用于生成多个容量受限机器人的覆盖路线，可以根据电池寿命或飞行时间指定容量。遍历环境对具有容量限制的机器人资源产生了需求。我们方法的主要方面是将区域覆盖问题转换为线覆盖范围问题（即线性特征的覆盖范围），然后生成途径，以最大程度地减少旅行的总成本，同时尊重容量约束。我们定义了两种旅行模式：（1）维修和（2）无人机，这与机器人是否执行特定于任务的操作相对应。我们的配方允许对两种模式的单独和不对称的旅行成本和需求。此外，从细胞分解计算出来的细胞，旨在最小化转弯的数量，不需要单调多边形。我们为细胞分解和生成服务轨道开发了新的程序，这些过程可以处理有或没有孔的非符号酮多边形。我们在具有25个室内环境的地面机器人数据集和一个具有300个室外环境的空中机器人数据集上建立了算法的功效。该算法生成的解决方案的成本比最新方法平均低10％。我们还证明了我们在无人机实验中的算法。

无人驾驶飞机（UAV）是飞机，其飞行可以完全自主，而无需任何人为干预。自然灾害管理是可以使用无人机的最有用和最有前途的领域之一。在本文中，我们专注于紧急情况，并提出使用无人机机队，以帮助营救团队个性化受影响区域内需要帮助的人。我们将这种情况建模为原始图理论问题，称为多部门多行车路由问题，总完成时间最小化（MDMT-VRP-TCT）；我们经历了一些与之相似的文献研究中已经研究的问题，并突出了差异，提出了作为MILP作为MILP的数学表述，设计了一种数学框架来快速解决大型实例，并在实验中测试其性能。除了提出的应用程序之外，我们的解决方案在任何情况下都必须解决多部多行车路由问题的任何情况。

乘客和货物交付的可行性服务服务的无处不在的增长在运输系统领域内带来了各种挑战和机遇。因此，正在开发智能运输系统以最大限度地提高运营盈利能力，用户的便利性和环境可持续性。与riveShiening的最后一次交付的增长呼吁进行高效且凝聚力的系统，运输乘客和货物。现有方法使用静态路由方法来解决考虑到请求的需求和在路线规划期间车辆之间的货物转移。在本文中，我们为合并的商品和乘客运输提供了一种动态和需求意识的舰队管理框架，该乘客运输能够通过允许司机谈判到相互合适的价格中的决策过程中的乘客和司机。乘客接受/拒绝，（2）货物与车辆的匹配，以及货物的多跳转移，（3）基于该插入成本，在沿着它们的途径来动态地为每个车辆提供最佳路线，从而确定匹配的插入成本（4）使用深度加强学习（RL），（5）允许在每个车辆的分布推断，同时共同优化舰队目标，向预期的高乘客和商品需求调度怠速车辆。我们所提出的模型可在每个车辆内独立部署，因为这最大限度地减少了与分布式系统的增长相关的计算成本，并将其民主化决策对每个人进行决策。与各种车辆类型，商品和乘客效用的仿真表明，与不考虑联合负载运输或动态多跳路线规划的其他方法相比，我们的方法的有效性。

车辆路由问题是文献中众所周知的NP-HARD组合优化问题。传统的解决方案方法涉及精心设计的启发式方法或耗时的元启发术。强化学习的最新工作一直是一种有希望的替代方法，但发现在解决方案质量方面很难与传统方法竞争。本文提出了一种混合方法，结合了加强学习，政策推出和可满足性的求解器，以实现计算时间和解决方案质量之间的可调整权衡。在流行的公共数据集中的结果表明，该算法能够比现有基于学习的方法更接近最佳水平，而计算时间较短。该方法需要最少的设计工作，并且能够在没有额外培训的情况下解决看不见的任意规模问题。此外，该方法可以推广到其他组合优化问题。

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.

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。

In many domains such as transportation and logistics, search and rescue, or cooperative surveillance, tasks are pending to be allocated with the consideration of possible execution uncertainties. Existing task coordination algorithms either ignore the stochastic process or suffer from the computational intensity. Taking advantage of the weakly coupled feature of the problem and the opportunity for coordination in advance, we propose a decentralized auction-based coordination strategy using a newly formulated score function which is generated by forming the problem into task-constrained Markov decision processes (MDPs). The proposed method guarantees convergence and at least 50% optimality in the premise of a submodular reward function. Furthermore, for the implementation on large-scale applications, an approximate variant of the proposed method, namely Deep Auction, is also suggested with the use of neural networks, which is evasive of the troublesome for constructing MDPs. Inspired by the well-known actor-critic architecture, two Transformers are used to map observations to action probabilities and cumulative rewards respectively. Finally, we demonstrate the performance of the two proposed approaches in the context of drone deliveries, where the stochastic planning for the drone league is cast into a stochastic price-collecting Vehicle Routing Problem (VRP) with time windows. Simulation results are compared with state-of-the-art methods in terms of solution quality, planning efficiency and scalability.

草原修复是保护草原生态退化的关键手段。为了减轻广泛的人类劳动并提高了恢复效率，无人机的全自动能力很有希望，但仍在等待被利用。本文通过在计划草地修复时明确考虑了无人机和草地退化的现实限制来推动这项新兴技术。为此，在有限的无人机电池能量，草种子的重量，恢复区域的数量以及相应的尺寸下，在数学上以数学建模为数学建模。然后，我们分析了这些原始问题通过考虑这些限制，即最短的飞行路径和最佳区域分配出现了两个冲突目标。结果，恢复区域的最大化是轨迹设计问题和高度耦合区域分配问题的综合。从优化的角度来看，这需要解决旅行推销员问题（TSP）和多维背包问题（MKP）的两个NP硬问题。为了解决这个复杂的问题，我们提出了一种称为Chapbilm的合作优化算法，以通过利用它们之间的相互依赖性来交入解决这两个问题。多个模拟验证轨迹设计与区域分配之间的冲突。合作优化算法的有效性也得到了与传统优化方法的比较，这些方法不利用两个问题之间的相互依赖性。结果，提出的算法以近乎理想的方式成功地解决了多个仿真实例。

线覆盖范围是为环境中的一组一维功能提供服务的任务。这对于检查线性基础设施（例如道路网络，电力线以及石油和天然气管道）很重要。本文通过在图上将其建模为优化问题，解决了空中和地面机器人的单个机器人线覆盖率问题。该问题属于广泛的ARC路由问题，与不对称的农村邮政问题（RPP）密切相关。本文提供了一个整数线性编程公式，并提供了正确的证明。使用最低成本流问题，我们开发近似算法，并保证解决方案质量。这些保证还改善了不对称RPP的现有结果。主要算法将问题分为三种情况，以所需图的结构，即需要维修的特征诱导的图。我们在世界上50个人口最多的城市的道路网络上评估了我们的算法。该算法以改进的启发式增强，在3s内运行，并生成最佳最佳10％以内的解决方案。我们在UNC Charlotte校园路网络上通过商业无人机在实验中展示了我们的算法。