随着我国物流运输业的蓬勃发展，物流成本已占到国民生产总值的18%。其中，车辆运输作为配送成本的核心要素，成为必须面对的问题。车辆路线规划的目标是减少运送车辆的数量和距离，从而降低物流成本，也是透明物流成本的重要手段。菜鸟网络人工智能部门从自身业务出发，结合集团IDST和阿里云计算的力量，打造了适合中国复杂业务需求、效果接近国际标准的分布式车辆路径规划求解引擎——STARKVRP，以此致敬在财富自由中不断追求黑科技的钢铁侠。菜鸟业务概览从上图可以看出，车辆路线规划在整个环节中起着举足轻重的作用。运筹学优化机器学习人工智能宇宙中没有任何事情不出现最大值或最小值规则。——莱昂哈德·欧拉作为优化领域历史悠久的问题，车辆路径规划问题经过几十年的研究，我们从菜鸟自身的技术背景出发，充分利用其庞大的计算资源优势，探索出一条结合运筹学优化、分布式计算、机器学习和人工智能的技术路线。问题定义VRP问题的目标是给出一个确定的解决方案，包括车辆及其运输路线，以服务一组客户的订单。这也是组合优化中研究最广泛、最重要的问题之一。众所周知，中国的物流情况特别复杂，有很多独特的场景，也衍生出了相应的VRP解决方案类型和分支。以下是STARKVRP现阶段和开发中支持的VRP类型和对应的业务类型。CVRP：CapacitatedVRP，限制体积、重量、客户数量、车辆最远距离等。PickupandDelivery,TakeawayO2O,快递员从不同的门店取货，配送给不同的客户MDVRP:Multi-DepotVRP,同一个商品可以在多个仓库取货，每个客户选择最好的仓库OVRP:OpenVRP,outsourcingVRPB：VRPwithbackhaul，回程提货，回收维修电子元器件HeterogeneousFleet：支持多种模式，特别适合目前中国配送资源外包的情况时效性要求，可动态决定哪天送货，合并多日订单，减少车辆数量cycleSkilledVRP：部分客户只能由指定车辆服务，中国司机协会与客户形成一定的默契关系SameRouteVRP：部分订单必须在一条路线上GeneralizedVRP：一个订单有多个地点，货物SplitDelivery：某个客户的需求（当一辆车的运力超过运力时）可以由多辆车发给GeneralizedVRP：某个订单，有有几个地点，可以从任意一个取货，可以满足中间设施VRP的要求：对于新能源汽车的场景，考虑沿途的充电点和负载能力与功耗的关系2EVRP：多级VRP，适用于需要在不同运输环节更换运输工具的场景，比如使用重型卡车运输到城镇后r点，用面包车或无人机运送到村点技术选择——丰富多样的求解方法传统的求解VRP的精确求解方法无法应对大规模数据集使用元启发式构建基本求解框架进行迭代在整个VRP算法过程中，我们构建了一整套元启发式框架，目前可用的包括：LargeNeighborhoodSearchAdaptiveLargeNeighborhood搜索可变邻域搜索元启发式混合迭代局部搜索模因算法禁忌搜索模拟退火引导局部搜索快速局部搜索ALNS-自适应大邻域搜索使用大规模域搜索可以在每次迭代中找到更好的候选解集指向一个更有希望的搜索方向在实际过程中，不同的问题，甚至是问题的不同阶段，每个算子的适用范围和效果都是不同的，你可以想象在战斗的过程中，骑兵和坦克都适用适合大范围的冲锋，但是在山路崎岖的地方会很难推进，面对河流直接无法通行。属于Hyperheuristics的ALNS就是为了解决这个问题。它采用BANDIT算法，根据每次迭代效果的差异，确定下一次迭代中各算子的选择概率。使用并行化提升效果在效果提升方面，并行化是我们的重点方向之一。如果充分利用阿里在云计算和并行化方面的优势，是我们效果提升的关键。ISLAND基于ISLAND的并行化思想，即通过一定的机制在孤岛之间动态发送和接收结果，保证搜索方向的有效性，并利用多样性避免陷入LocalMinima。EEPoolEEPool的思路是有一个核心的控制环节，在岛间通信时平衡解池的探索和开发，在不同阶段调整和追求强度和多样性的平衡。整个控制过程采用SSP，即在任何环节都不会同步。利用深度强化学习提高效果的灵活分布式架构方向是我们目前关注的方向之一。通过以一定的embedding方式表达问题，根据ReinforcementLearning的反馈，更新算子选择的概率，以期望效率和效果得到提升，走向数据驱动。业务效果改善乡村购物业务减少28%行车距离保持不变6BestKnowSolutionGehring&Homberger基准测试保持全球最知名的结果（BestKnownSolution）STARKVRP在400个工作岗位上保持不变4BKS，并列2BKS1000份工作。综上所述，我们希望通过以上的例子，让大家感受到车辆路径规划技术的重要性。这是AI赋能的另一种表现形式，有别于传统的基于机器学习的搜索、推荐和广告。物流领域的发展占有不可或缺的一席之地，也是未来无人驾驶的核心调度中心。STARKVRP不仅开始在菜鸟内部的存淘、零售、跨境、新能源汽车、入仓路线规划落地，也开始更广泛地服务于日日和云鸟等外部企业。降低中国的物流成本，提高时效算法人员的能力。【本文为专栏作者《阿里巴巴官方技术》原创稿件，转载请联系原作者】点此查看作者更多好文
