華中科技大學(xué)呂志鵬教授團(tuán)隊(duì)。受訪者供圖

人民網(wǎng)武漢4月12日電 （周雯）去年剛獲得EDA算法(ICCAD 2021)國際競賽冠軍的華中科技大學(xué)年輕團(tuán)隊(duì)，這次和華為強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，再次斬獲算法界頂級賽事的國際大獎。

記者從華中科技大學(xué)獲悉，在4月9日剛結(jié)束的第12屆美國離散數(shù)學(xué)和理論計算機(jī)科學(xué)中心（Center for Discrete Mathematics and Theoretical Computer Science）DIMACS算法挑戰(zhàn)賽中，來自華中科技大學(xué)、去年剛獲得EDA算法(ICCAD 2021)國際競賽冠軍的呂志鵬教授團(tuán)隊(duì)與華為云瑤光調(diào)度算法團(tuán)隊(duì)組成的聯(lián)合參賽團(tuán)隊(duì)，首次參賽即在四個賽道中斬獲兩項(xiàng)冠軍、一項(xiàng)亞軍以及兩項(xiàng)季軍，是所有參賽隊(duì)伍中唯一獲得多項(xiàng)冠軍和前三名的隊(duì)伍。

據(jù)悉，其他三個賽道獲得冠軍的團(tuán)隊(duì)分別來自美國、德國和挪威，獲得前三名的國家還有法國、加拿大、巴西和丹麥。此次是中國團(tuán)隊(duì)在DIMACS算法挑戰(zhàn)賽中首次奪冠，同時中國也是此次競賽中獲得冠軍和前三名最多的國家。

團(tuán)隊(duì)線上和各國參賽選手交流。受訪者供圖

算法界的頂級賽事和全球高手過招

DIMACS算法挑戰(zhàn)賽于1990年發(fā)起，致力于推動重大應(yīng)用問題的算法研究，是計算機(jī)領(lǐng)域歷史最悠久、最專業(yè)的國際專業(yè)算法競賽之一，至今已有32年的歷史。大賽主辦方為美國離散數(shù)學(xué)和理論計算機(jī)科學(xué)中心，是國際學(xué)術(shù)界的權(quán)威機(jī)構(gòu)，本屆大賽由其聯(lián)合亞馬遜公司共同舉辦。

“這是一個學(xué)界和業(yè)界深度融合的賽事，是最權(quán)威的算法比賽之一。歷屆賽題既包含困擾業(yè)界和學(xué)術(shù)界多年的‘硬骨頭’難題，也有最前沿的應(yīng)用難題，非常具有挑戰(zhàn)性。”呂志鵬介紹。

此次DIMACS算法挑戰(zhàn)賽的主題為車輛路由問題（Vehicle Routing Problem，VRP）。該問題廣泛應(yīng)用于物流運(yùn)輸、供應(yīng)鏈優(yōu)化、后勤保障、先進(jìn)制造、智慧城市等諸多工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，在提出至今的60余年時間里，被國際學(xué)術(shù)界和工業(yè)界持續(xù)深入研究。

如此具有挑戰(zhàn)性的賽事自然匯聚了來自各國的高手。據(jù)悉，本次競賽共吸引了來自19個國家和地區(qū)的59支頂尖算法研究團(tuán)隊(duì)參賽。多位該領(lǐng)域的國際著名學(xué)者及院士，也使得本次競賽的競爭尤為激烈。

“參賽選手大多是該領(lǐng)域的高手，有些選手就是某些經(jīng)典算法的提出者，或者是在該領(lǐng)域研究了30年以上的學(xué)者。我們會有一些壓力，但是在這個領(lǐng)域我們也積累了很多學(xué)術(shù)研究和工業(yè)落地的經(jīng)驗(yàn)，大家都比較有信心。”呂志鵬說道。

呂志鵬教授所在實(shí)驗(yàn)室自成立至今的40余年來，一直聚焦于復(fù)雜問題的求解算法與工業(yè)應(yīng)用研究，曾多次獲得國際算法競賽全球冠軍。

團(tuán)隊(duì)交流討論。受訪者供圖

算法不斷迭代代碼達(dá)2萬余行

此次競賽共包含五個賽道，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)參加了四個賽道的比賽，分別是帶容量約束的車輛路由問題賽道（CVRP）、可分載的車輛路由問題賽道（SDVRP）、帶時間窗的車輛路由問題賽道（VRPTW）、庫存路由問題（IRP）賽道。他們是為數(shù)不多的參加多個賽道的隊(duì)伍。

“有很多隊(duì)伍只參加一個賽道的比賽，就像體育比賽一樣。我們同時參加多個賽道的比賽，是因?yàn)槲覀冊诓煌�賽道對�?yīng)的學(xué)術(shù)研究和工業(yè)應(yīng)用方面有比較多的前期積累。”呂志鵬說。

團(tuán)隊(duì)成員丁俊文老師介紹，車輛路由問題可以描述為如何為多個車輛合理規(guī)劃訪問客戶的順序，要求各車輛從倉庫出發(fā)并最終返回倉庫，在滿足容量約束的條件下使得總的行駛時間或路程最短，“當(dāng)考慮更多實(shí)際應(yīng)用中的需求后可以延伸出各種變種的車輛路由問題，如考慮客戶的配送時間窗、客戶的產(chǎn)品銷量和庫存容量、訂單可拆分等實(shí)際應(yīng)用中的因素，各個賽道的問題便由此而來。”丁俊文說，這些問題看似簡單，但是找到最優(yōu)方案卻十分困難，已經(jīng)困擾業(yè)界和學(xué)界多年。

2021年12月，賽事啟動。參賽前兩個月團(tuán)隊(duì)成員幾乎每天都呆在實(shí)驗(yàn)室，“從第一版算法到我們提交的最后一版算法已經(jīng)修改了不知多少次，最后核心代碼寫了有2萬行左右。”團(tuán)隊(duì)成員碩士二年級學(xué)生李云皓說。這是團(tuán)隊(duì)備賽的常態(tài)，該隊(duì)碩士三年級學(xué)生黃施豪介紹，備賽時他們經(jīng)常是白天修改代碼，晚上進(jìn)行測試，第二天早上看結(jié)果，接著再改。“就是這樣一個不斷優(yōu)化的過程，賽題都非常具有挑戰(zhàn)性。比如庫存路由問題，我們既要規(guī)劃路徑，又要決定各客戶的配送量，還要考慮客戶的庫存管理問題。”黃施豪說。

團(tuán)隊(duì)所設(shè)計的啟發(fā)式優(yōu)化算法，在邊組裝交叉算子、路徑加權(quán)引導(dǎo)的局部搜索、鄰域評估近似篩選策略、多層多階段搜索框架等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了突破。

算法系統(tǒng)已落地應(yīng)用

除了斬獲全球大獎，呂志鵬介紹，團(tuán)隊(duì)的相關(guān)研究已落地應(yīng)用。例如，在先進(jìn)制造行業(yè)，芯片代工廠中的物料傳送系統(tǒng)的核心問題就是本次競賽的車輛路由問題，需要考慮時間窗、訂單優(yōu)先級、庫存容量、軌道獨(dú)占性等一系列復(fù)雜的實(shí)際因素。

據(jù)悉，該團(tuán)隊(duì)成員都十分年輕，呂志鵬教授團(tuán)隊(duì)除了呂志鵬和丁俊文老師，學(xué)生們都是90后，年輕人給團(tuán)隊(duì)帶來了諸多青春活力。李云皓介紹，同學(xué)們都十分拼搏，“大家都比較‘卷’，不只是我們參賽的幾個人，整個實(shí)驗(yàn)室的同學(xué)們都很拼，大家經(jīng)常參加國際國內(nèi)各類比賽，賽場上比本領(lǐng)。”

呂志鵬表示，實(shí)驗(yàn)室的研究氛圍比較自由，前期會給學(xué)生們安排一些基礎(chǔ)的算法訓(xùn)練，之后就直接帶他們做一些前沿的算法研究或者參加一些國際算法比賽。“以賽代練，他們可以將平時訓(xùn)煉的技能靈活運(yùn)用，能力自然就能得到不斷的提升。”呂志鵬說。

4月11日，黃施豪又投入到了日常的科研工作中，實(shí)驗(yàn)室的師生都在忙于自己的工作，他們朝著科研方向繼續(xù)前行探索，期待在用科研服務(wù)工業(yè)應(yīng)用道路上再獲佳績。

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