在国家自然科学基金项目(批准号:72071146、72031006、72394375)资助下,同济大学范薇薇副教授、上海交通大学罗俊教授及合作者,从离散仿真框架中的首阶段采样这一重要环节切入,在提升优化算法效率方面取得进展,研究成果以“首阶段抽样在排序择优问题中的作用:超越方差估计(First-Stage Sampling in Ranking and Selection: Beyond Variance Estimation)”为题,于2025年在线发表于《运筹学》(Operations Research)期刊。论文链接:https://doi.org/10.1287/opre.2023.0705。
在实际需求不断增长和新兴技术快速迭代的背景下,当今的决策环境呈现出高度复杂性与不确定性的特征。如何充分利用计算资源,快速而准确地识别最优方案,不仅是管理实践中的核心挑战,也是人工智能、数据科学等前沿交叉学科的关键科学问题。作为应对这一难题的重要方法之一,离散仿真优化通过融合随机建模、统计学习与高性能计算,为多样化场景下的策略评估和优化提供了有力的工具。该研究在提升优化算法效率方面取得以下成果:
(1)揭示首阶段采样量的关键作用:发现首阶段采样量对算法效率具有深远影响,但这一现实长期被忽视,从而为提升离散仿真优化算法效率提供了全新的研究视角。
(2)量化首阶段采样量与算法效率的关系:通过布朗运动的时间可逆性和重对数律,在“有差异区域”和“无差异区域”两种经典框架下,推导出首阶段采样量与错误选择概率的明确公式关系,为优化算法效率提供了理论依据和量化工具。
(3)提出融合首阶段采样量的改进算法框架:设计了一种融合首阶段采样量的改进仿真优化算法框架,验证了其在保证正确率的同时显著提升算法效率,并为实际的首阶段采样量选择提供了指导。
(4)拓展“多更新点”机制:提出“多更新点”的新算法框架,可结合新采样的样本信息逐步更新算法参数,进一步提高算法的效率和适应性。
该研究在理论上挖掘了离散仿真优化框架中的首阶段采样量功能,为算法的效率提升提供了新的研究视角和分析工具;在实践上,帮助管理者更有针对性地确定首阶段采样量,为复杂随机场景下的决策提供可扩展的解决方案。