论文

硬约束遇上软生成:基于 LLM 的组合优化的可行性保证

Hard Constraints Meet Soft Generation: Guaranteed Feasibility for LLM-based Combinatorial Optimization

模型推理推理验证与自校正

摘要

大语言模型(LLM)已成为有前景的组合优化(CO)通用求解器,但其从根本上缺乏保证解可行性的机制,而这对真实部署至关重要。本文提出 FALCON,通过三项关键创新确保100%可行性:(i) 语法约束解码保证语法有效;(ii) 可行性修复层纠正语义约束违反;(iii) 自适应 Best-of-N 采样高效分配推理算力。为训练底层 LLM,我们在 LLM 训练中引入 Best 锚定目标引导的偏好优化(BOPO),按目标差距为偏好对加权,在无人工标签的情况下提供稠密监督。理论上,我们证明 BOPO 的收敛性并给出修复引起的质量损失界。实证上,在七个 NP 难组合优化问题上,FALCON 实现完美可行性,同时匹配或超越最先进神经与基于 LLM 的求解器的解质量。

硬约束遇上软生成:基于 LLM 的组合优化的可行性保证
图1:七个 CO 问题上的修复层统计。(a) 可行率。(b) 最优性间隙(optimality gap)。(c) 每个问题的修复频率与成本。(d) 修复频率与成本之间的强相关性(r=0.912)。