本研究では、大規模な二階層最適化問題と二段階確率計画問題を解くために、マシンラーニングを活用した新しい最適化手法を提案する。サンプリングと機械学習モデルの統合により、計算効率と解の品質のバランスを取ることができる。提案手法は理論的な保証を持ち、自転車ネットワーク設計問題への適用により、実用的な効果を示す。