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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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The electrification of shared mobility has become popular across the globe. Many cities have their new shared e-mobility systems deployed, with continuously expanding coverage from central areas to the city edges. A key challenge in the operation of these systems is fleet rebalancing, i.e., how EVs should be repositioned to better satisfy future demand. This is particularly challenging in the context of expanding systems, because i) the range of the EVs is limited while charging time is typically long, which constrain the viable rebalancing operations; and ii) the EV stations in the system are dynamically changing, i.e., the legitimate targets for rebalancing operations can vary over time. We tackle these challenges by first investigating rich sets of data collected from a real-world shared e-mobility system for one year, analyzing the operation model, usage patterns and expansion dynamics of this new mobility mode. With the learned knowledge we design a high-fidelity simulator, which is able to abstract key operation details of EV sharing at fine granularity. Then we model the rebalancing task for shared e-mobility systems under continuous expansion as a Multi-Agent Reinforcement Learning (MARL) problem, which directly takes the range and charging properties of the EVs into account. We further propose a novel policy optimization approach with action cascading, which is able to cope with the expansion dynamics and solve the formulated MARL. We evaluate the proposed approach extensively, and experimental results show that our approach outperforms the state-of-the-art, offering significant performance gain in both satisfied demand and net revenue.
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由于客户的好处(较低的价格),司机(更高收入),聚合公司(更高的收入)和环境(较少的车辆),按需乘坐游泳池(例如,优步池,抓取股份)变得非常受欢迎。匹配车辆与请求组合的显着计算复杂性意味着传统的乘坐汇集方法是近视,因为它们不考虑当前匹配对车辆/驱动程序的未来价值的影响。最近,神经近似动态编程(Neuradp)就使用了具有近似动态编程(ADP)的值分解来优于考虑各个代理(车辆)所选择的行动对该代理的未来价值的影响。但是,为了确保可扩展性和促进城市规模的乘坐汇集,Neuradp完全忽略了其他代理行为对个别代理/车辆价值的影响。正如我们实验结果所示,忽略其他代理对个人价值的行为的影响可能会对整体性能产生重大影响,因为当需求增加车辆之间的竞争时。我们的主要贡献是基于通过联合条件概率计算条件期望的新机制,以便在不增加培训或决策的复杂性的情况下捕获对其他代理行动的依赖性。我们表明,我们的新方法,条件基于期望的价值分解(CEVD)在服务的整体请求方面优先于Neuradp高达9.76%,这在城市宽的基准列表数据集中是一个重要的改进。
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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。
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Algorithms that involve both forecasting and optimization are at the core of solutions to many difficult real-world problems, such as in supply chains (inventory optimization), traffic, and in the transition towards carbon-free energy generation in battery/load/production scheduling in sustainable energy systems. Typically, in these scenarios we want to solve an optimization problem that depends on unknown future values, which therefore need to be forecast. As both forecasting and optimization are difficult problems in their own right, relatively few research has been done in this area. This paper presents the findings of the ``IEEE-CIS Technical Challenge on Predict+Optimize for Renewable Energy Scheduling," held in 2021. We present a comparison and evaluation of the seven highest-ranked solutions in the competition, to provide researchers with a benchmark problem and to establish the state of the art for this benchmark, with the aim to foster and facilitate research in this area. The competition used data from the Monash Microgrid, as well as weather data and energy market data. It then focused on two main challenges: forecasting renewable energy production and demand, and obtaining an optimal schedule for the activities (lectures) and on-site batteries that lead to the lowest cost of energy. The most accurate forecasts were obtained by gradient-boosted tree and random forest models, and optimization was mostly performed using mixed integer linear and quadratic programming. The winning method predicted different scenarios and optimized over all scenarios jointly using a sample average approximation method.
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电动汽车快速采用(EVS)要求广泛安装EV充电站。为了最大限度地提高充电站的盈利能力,提供充电和电网服务的智能控制器实际上很需要。然而,由于不确定的到达时间和EVS的充电需求,确定最佳充电时间表具有挑战性。在本文中,我们提出了一种新的集中分配和分散执行(CADE)强化学习(RL)框架,以最大限度地提高收费站的利润。在集中分配过程中,EVS被分配给等待或充电点。在分散的执行过程中,每个充电器都在学习来自共享重放内存的动作值函数的同时使其自己的充电/放电决定。该CADE框架显着提高了RL算法的可扩展性和采样效率。数值结果表明,所提出的CADE框架既有计算高效且可扩展,显着优于基线模型预测控制(MPC)。我们还提供了对学习的动作值的深入分析,以解释加强学习代理的内部工作。
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机械化新鲜市场水果的手工采伐构成了水果产业可持续性的最大挑战之一。在手动收获草莓和桌葡萄等新鲜市场作物时,拾取器花费大量的时间行走,将全托盘携带到领域边缘的收集站。增加对这种作物的收获自动化的一步是部署运输空和全托盘的收获辅助协作机器人(共用机器人),从而通过减少拾取器的非生产步行时间来增加收获效率。这项工作介绍了在商业草莓收获过程中开发合作机器收获援助系统及其评估。在系统的核心上,提示了一种预测随机调度算法,其最小化了预期的非拾取时间,从而最大化了收获效率。在评估实验期间,当机器人到拾取器的比例为1:3时,共同机器人将平均收获效率提高约10%并将平均非生产时间减少60%。在这项工作中开发的概念可以应用于机器人收获艾滋病,用于其他手动收获的作物,这些作物涉及用于行走的作物运输。
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由于货运车数量的增加,在城市地区采用了电动汽车(EV),以减少环境污染和全球变暖。但是,路由最后一英里物流的轨迹仍在继续影响社会和经济可持续性时仍然存在缺陷。因此,在本文中,提出了一种称为超高神性自适应模拟退火的超增压性(HH)方法,并提出了增强学习(HHASA $ _ {RL} $)。它由多军匪徒方法和自适应模拟退火(SA)元启示术算法组成,用于解决该问题称为电容的电动汽车路由问题(CEVRP)。由于充电站数量有限和电动汽车的旅行范围,因此电动汽车必须提前为电池充电时刻,并减少旅行时间和成本。 HH实施的HH改善了多个最低最低知名解决方案,并为IEEE WCCI2020竞赛的拟议基准测试获得了一些高维实例的最佳平均值。
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Video, as a key driver in the global explosion of digital information, can create tremendous benefits for human society. Governments and enterprises are deploying innumerable cameras for a variety of applications, e.g., law enforcement, emergency management, traffic control, and security surveillance, all facilitated by video analytics (VA). This trend is spurred by the rapid advancement of deep learning (DL), which enables more precise models for object classification, detection, and tracking. Meanwhile, with the proliferation of Internet-connected devices, massive amounts of data are generated daily, overwhelming the cloud. Edge computing, an emerging paradigm that moves workloads and services from the network core to the network edge, has been widely recognized as a promising solution. The resulting new intersection, edge video analytics (EVA), begins to attract widespread attention. Nevertheless, only a few loosely-related surveys exist on this topic. A dedicated venue for collecting and summarizing the latest advances of EVA is highly desired by the community. Besides, the basic concepts of EVA (e.g., definition, architectures, etc.) are ambiguous and neglected by these surveys due to the rapid development of this domain. A thorough clarification is needed to facilitate a consensus on these concepts. To fill in these gaps, we conduct a comprehensive survey of the recent efforts on EVA. In this paper, we first review the fundamentals of edge computing, followed by an overview of VA. The EVA system and its enabling techniques are discussed next. In addition, we introduce prevalent frameworks and datasets to aid future researchers in the development of EVA systems. Finally, we discuss existing challenges and foresee future research directions. We believe this survey will help readers comprehend the relationship between VA and edge computing, and spark new ideas on EVA.
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Ongoing risks from climate change have impacted the livelihood of global nomadic communities, and are likely to lead to increased migratory movements in coming years. As a result, mobility considerations are becoming increasingly important in energy systems planning, particularly to achieve energy access in developing countries. Advanced Plug and Play control strategies have been recently developed with such a decentralized framework in mind, more easily allowing for the interconnection of nomadic communities, both to each other and to the main grid. In light of the above, the design and planning strategy of a mobile multi-energy supply system for a nomadic community is investigated in this work. Motivated by the scale and dimensionality of the associated uncertainties, impacting all major design and decision variables over the 30-year planning horizon, Deep Reinforcement Learning (DRL) is implemented for the design and planning problem tackled. DRL based solutions are benchmarked against several rigid baseline design options to compare expected performance under uncertainty. The results on a case study for ger communities in Mongolia suggest that mobile nomadic energy systems can be both technically and economically feasible, particularly when considering flexibility, although the degree of spatial dispersion among households is an important limiting factor. Key economic, sustainability and resilience indicators such as Cost, Equivalent Emissions and Total Unmet Load are measured, suggesting potential improvements compared to available baselines of up to 25%, 67% and 76%, respectively. Finally, the decomposition of values of flexibility and plug and play operation is presented using a variation of real options theory, with important implications for both nomadic communities and policymakers focused on enabling their energy access.
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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。
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“轨迹”是指由地理空间中的移动物体产生的迹线,通常由一系列按时间顺序排列的点表示,其中每个点由地理空间坐标集和时间戳组成。位置感应和无线通信技术的快速进步使我们能够收集和存储大量的轨迹数据。因此,许多研究人员使用轨迹数据来分析各种移动物体的移动性。在本文中,我们专注于“城市车辆轨迹”,这是指城市交通网络中车辆的轨迹,我们专注于“城市车辆轨迹分析”。城市车辆轨迹分析提供了前所未有的机会,可以了解城市交通网络中的车辆运动模式,包括以用户为中心的旅行经验和系统范围的时空模式。城市车辆轨迹数据的时空特征在结构上相互关联,因此,许多先前的研究人员使用了各种方法来理解这种结构。特别是,由于其强大的函数近似和特征表示能力,深度学习模型是由于许多研究人员的注意。因此,本文的目的是开发基于深度学习的城市车辆轨迹分析模型,以更好地了解城市交通网络的移动模式。特别是,本文重点介绍了两项研究主题,具有很高的必要性,重要性和适用性:下一个位置预测,以及合成轨迹生成。在这项研究中,我们向城市车辆轨迹分析提供了各种新型模型,使用深度学习。
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