一组解决方案中的多元化已成为进化计算社区中的热门研究主题。事实证明,它有益于以多种方式优化问题,例如计算一套高质量的解决方案并获得不完美建模的鲁棒性。在文献中,我们首次适应了现实世界中的组合问题的进化多样性优化,即患者的入学计划。我们引入了一种进化算法,以在每种溶液质量的一组解决方案中实现结构多样性。我们还引入了一个突变操作员,偏向于多样性最大化。最后,我们通过模拟证明了多样性对上述问题的重要性。
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最近,已经开发了不同的进化计算方法,该方法为给定优化问题生成了一组高质量的解决方案。许多研究都认为多样性1)是探索行为空间(质量多样性)或2)以增加解决方案的结构差异(进化多样性优化)的平均值。在这项研究中,我们引入了一种共同进化算法,以同时探索多组分旅行小偷问题的两个空间。结果表明,与文献的基线进化多样性算法相比,共同进化算法具有明显更高多样性的能力。
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在真实世界优化中,常见的是面对几个次级问题,互动和形成主要问题。子问题之间存在依赖性,使得不可能通过专注于一个组件来解决这样的问题。旅行小偷问题〜(TTP)属于此类别,由旅行销售人员问题〜(TSP)和背包问题〜(KP)形成。在本文中,我们通过优质多样性〜(QD)方法研究了TSP和KP的依赖性。 QD算法提供强大的工具,不仅可以获得高质量解决方案,还提供了在行为空间中的高性能解决方案的分布。我们使用众所周知的TSP和KP搜索操作员介绍基于Map-Elite的进化算法,将TSP和KP得分作为行为描述符。之后,我们进行全面的实验研究,表明使用应用于TTP的QD方法的有用性。首先,我们提供有关TSP / KP行为空间中高质量TTP解决方案的见解。之后,我们表明,通过使用我们的QD方法可以获得更好的TTP解决方案,并显示它可以改善用于在文献中基准测试的广泛TTP实例的最佳已知解决方案。
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在处理机器人技术,游戏和组合优化等领域的问题时,质量多样性(QD)算法已被证明非常成功。它们的目的是最大程度地提高基本问题所谓行为空间不同区域的解决方案的质量。在本文中,我们应用QD范式来模拟背包问题上的动态编程行为,并提供对QD算法的第一个运行时分析。我们证明他们能够在预期的伪多项式时间内计算最佳解决方案,并揭示导致完全多项式随机近似方案(FPRAS)的参数设置。我们的实验研究根据在行为空间中构建的解决方案以及获得最佳解决方案所需的运行时评估了经典基准集的不同方法。
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急诊科(EDS)的表现对于任何医疗保健系统都非常重要,因为它们是许多患者的入口处。但是,除其他因素外,患者敏锐度水平和访问患者的相应治疗要求的变异性对决策者构成了重大挑战。平衡患者的等待时间首先是由医生与所有敏锐度水平的总长度相处的,对于维持所有患者的可接受的操作表现至关重要。为了解决这些要求在为患者分配空闲资源时,过去提出了几种方法,包括累积的优先排队(APQ)方法。 APQ方法在系统和敏锐度水平方面将优先评分线性分配给患者。因此,选择决策基于一个简单的系统表示,该表示作为选择功能的输入。本文研究了基于机器学习(ML)的患者选择方法的潜力。它假设对于大量的培训数据,包括多种不同的系统状态,(接近)最佳分配可以通过(启发式)优化器计算出关于所选的性能指标,并旨在模仿此类最佳行为。应用于新情况。因此,它结合了系统的全面状态表示和复杂的非线性选择函数。拟议方法的动机是,高质量的选择决策可能取决于描述ED当前状态的各种因素,而不仅限于等待时间,而这些因素可以由ML模型捕获和利用。结果表明,所提出的方法显着优于大多数评估设置的APQ方法
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Using data from cardiovascular surgery patients with long and highly variable post-surgical lengths of stay (LOS), we develop a modeling framework to reduce recovery unit congestion. We estimate the LOS and its probability distribution using machine learning models, schedule procedures on a rolling basis using a variety of optimization models, and estimate performance with simulation. The machine learning models achieved only modest LOS prediction accuracy, despite access to a very rich set of patient characteristics. Compared to the current paper-based system used in the hospital, most optimization models failed to reduce congestion without increasing wait times for surgery. A conservative stochastic optimization with sufficient sampling to capture the long tail of the LOS distribution outperformed the current manual process and other stochastic and robust optimization approaches. These results highlight the perils of using oversimplified distributional models of LOS for scheduling procedures and the importance of using optimization methods well-suited to dealing with long-tailed behavior.
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在过去的几十年中,经典的车辆路由问题(VRP),即为车辆分配一组订单并规划他们的路线已经被密集研究。仅作为车辆的订单分配和他们的路线已经是一个NP完整的问题,因此在实践中的应用通常无法考虑在现实世界应用中应用的约束和限制,所谓的富VRP所谓的富VRP(RVRP)并且仅限于单一方面。在这项工作中,我们融入了主要的相关真实限制和要求。我们提出了一种两级策略和时间线窗口和暂停时间的时间线算法,并将遗传算法(GA)和蚁群优化(ACO)单独应用于问题以找到最佳解决方案。我们对四种不同问题实例的评估,针对四个最先进的算法表明,我们的方法在合理的时间内处理所有给定的约束。
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算法配置(AC)与对参数化算法最合适的参数配置的自动搜索有关。目前,文献中提出了各种各样的交流问题变体和方法。现有评论没有考虑到AC问题的所有衍生物,也没有提供完整的分类计划。为此,我们引入分类法以分别描述配置方法的交流问题和特征。我们回顾了分类法的镜头中现有的AC文献,概述相关的配置方法的设计选择,对比方法和问题变体相互对立,并描述行业中的AC状态。最后,我们的评论为研究人员和从业人员提供了AC领域的未来研究方向。
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机会受到限制的优化问题允许建模问题,其中涉及随机组件的约束仅应以较小的概率侵犯。进化算法已应用于这种情况,并证明可以实现高质量的结果。在本文中,我们有助于对进化算法的理论理解,以进行偶然的优化。我们研究独立且正态分布的随机组件的场景。考虑到简单的单对象(1+1)〜EA,我们表明,施加额外的统一约束已经导致局部最佳选择,对于非常有限的场景和指数优化时间。因此,我们引入了问题的多目标公式,该公式可以摆脱预期成本及其差异。我们表明,在使用此公式时,多目标进化算法是非常有效的,并获得一组解决方案,该解决方案包含最佳解决方案,以适用于施加在约束上的任何可能的置信度。此外,我们证明这种方法还可以用于计算一组最佳解决方案,以限制最小跨越树问题。为了在多目标配方中呈指数指数的折衷,我们提出并分析了改进的凸多目标方法。关于NP-固定随机最小重量占主导地位问题的实例的实验研究证实了多目标和改进的凸多目标方法的益处。
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In today's uncertain and competitive market, where enterprises are subjected to increasingly shortened product life-cycles and frequent volume changes, reconfigurable manufacturing systems (RMS) applications play a significant role in the manufacturing industry's success. Despite the advantages offered by RMS, achieving a high-efficiency degree constitutes a challenging task for stakeholders and decision-makers when they face the trade-off decisions inherent in these complex systems. This study addresses work tasks and resource allocations to workstations together with buffer capacity allocation in RMS. The aim is to simultaneously maximize throughput and minimize total buffer capacity under fluctuating production volumes and capacity changes while considering the stochastic behavior of the system. An enhanced simulation-based multi-objective optimization (SMO) approach with customized simulation and optimization components is proposed to address the abovementioned challenges. Apart from presenting the optimal solutions subject to volume and capacity changes, the proposed approach support decision-makers with discovered knowledge to further understand the RMS design. In particular, this study presents a problem-specific customized SMO combined with a novel flexible pattern mining method for optimizing RMS and conducting post-optimal analyzes. To this extent, this study demonstrates the benefits of applying SMO and knowledge discovery methods for fast decision-support and production planning of RMS.
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In this paper we propose new probabilistic and dynamic (adaptive) strategies to create multi-method ensembles based on the Coral Reefs Optimization with Substrate Layers (CRO-SL) algorithm. The CRO-SL is an evolutionary-based ensemble approach, able to combine different search procedures within a single population. In this work we discuss two different probabilistic strategies to improve the algorithm. First, we defined the Probabilistic CRO-SL (PCRO-SL), which substitutes the substrates in the CRO-SL population by {\em tags} associated with each individual. Each tag represents a different operator which will modify the individual in the reproduction phase. In each generation of the algorithm, the tags are randomly assigned to the individuals with a similar probability, obtaining this way an ensemble with a more intense change in the application of different operators to a given individual than the original CRO-SL. The second strategy discussed in this paper is the Dynamical Probabilistic CRO-SL (DPCRO-SL), in which the probability of tag assignment is modified during the evolution of the algorithm, depending on the quality of the solutions generated in each substrate. Thus, the best substrates in the search process will be assigned with a higher probability that those which showed a worse performance during the search. We test the performance of the proposed probabilistic and dynamic ensembles in different optimization problems, including benchmark functions and a real application of wind turbines layout optimization, comparing the results obtained with that of existing algorithms in the literature.
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二进制矩阵优化通常是在现实世界中出现的,例如多微晶网络结构设计问题(MGNSDP),即在某些约束下最小化电源线的总长度。为这些问题找到全球最佳解决方案面临着一个巨大的挑战,因为此类问题可能是大规模,稀疏和多模式。传统的线性编程是耗时的,无法解决非线性问题。为了解决这个问题,提出了一种新颖的可行性规则基于差异进化算法,称为LBMDE。具体来说,首先提出了一种通用启发式溶液初始化方法来生成高质量的解决方案。然后,引入了基于二进制的DE操作员以生产后代。为了处理约束,我们提出了改进的基于可行性规则的环境选择策略。通过一组基准问题来检查LBMDE的性能和搜索行为。
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在这项工作中,我们提出了基于水平的学习群优化器(LLSO)的混合变体,用于解决大规模投资组合优化问题。我们的目标是最大程度地提高夏普比率的改良配方,但要受到基数,框和预算限制的影响。该算法涉及一个投影操作员同时处理这三个约束,并且由于重新平衡的约束,我们隐式控制交易成本。我们还引入了合适的确切惩罚功能来管理营业额约束。此外,我们开发了一个临时突变操作员,以在最高水平的群体中修改候选示例。实验结果使用三个大规模数据集,表明该过程的包含提高了解决方案的准确性。然后,与LLSO算法的其他变体和两种最先进的群体优化器进行了比较,指出了拟议求解器在勘探能力和溶液质量方面的出色性能。最后,我们使用MSCI世界指数的1119个成分的可投资库评估了过去五年中投资组合分配策略的盈利能力。
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语义已成为遗传编程(GP)研究的关键话题。语义是指在数据集上运行时GP个体的输出(行为)。专注于单目标GP中语义多样性的大多数作品表明它在进化搜索方面是非常有益的。令人惊讶的是,在多目标GP(MOGP)中,在语义中进行了小型研究。在这项工作中,我们跨越我们对Mogp中语义的理解,提出SDO:基于语义的距离作为额外标准。这自然鼓励Mogp中的语义多样性。为此,我们在第一个帕累托前面的较密集的区域(最有前途的前沿)找到一个枢轴。然后,这用于计算枢轴与人群中的每个人之间的距离。然后将所得到的距离用作优化以优化以偏及语义分集的额外标准。我们还使用其他基于语义的方法作为基准,称为基于语义相似性的交叉和语义的拥挤距离。此外,我们也使用NSGA-II和SPEA2进行比较。我们使用高度不平衡二进制分类问题,一致地展示我们所提出的SDO方法如何产生更多非主导的解决方案和更好的多样性,导致更好的统计学显着的结果,与其他四种方法相比,使用超卓越症结果作为评估措施。
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分类器通常在时间约束的设置中使用,其中必须将标签分配给快速输入。为了解决这些方案,预算的多级分类器(MSC)通过一系列部分特征获取和评估步骤,直到可以进行自信的预测,通过一系列部分特征获取和评估步骤输入。这允许快速评估,可以在时间关键实例中预防昂贵的不必要的特征获取。然而,MSCs的性能对几个设计方面非常敏感 - 使这些系统的优化成为一个重要但困难的问题。为了近似最初的难以应变的组合问题,电流对MSC配置的方法依赖于良好的代理损失函数占两个主要目标(处理成本,错误)。这些方法在许多情况下证明是有用的,但受到分析限制(凸,平滑等)的限制,并且不管理额外的性能目标。值得注意的是,这些方法没有明确地解释实时检测系统的一个重要方面 - 满足风险厌恶监视器施加的一些置信标准的“可接受”预测的比率。本文提出了一种特定于特定于问题的遗传算法的EMSCO,其包括终端拒绝选项,以便犹豫不决预测,并将MSC设计视为具有不同目标的进化优化问题(准确性,成本,覆盖)。该算法的设计强调了Pareto效率,同时尊重通过独特的标定化概念聚合性能的概念。进行实验以展示EMSCO在各种θ(k ^ n)解决方案空间中找到全球最佳的能力,并且多个实验表明EMSCO与替代预算方法具有竞争力。
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多目标优化问题的目标在现实世界中通常会看到不同的评估成本。现在,此类问题被称为异质目标(HE-MOPS)的多目标优化问题。然而,到目前为止,只有少数研究来解决HE-MOPS,其中大多数专注于一个快速目标和一个缓慢目标的双向目标问题。在这项工作中,我们旨在应对具有两个以上黑盒和异质目标的He-mops。为此,我们通过利用He-Mops中廉价且昂贵的目标的不同数据集来减轻因评估不同目标而导致的搜索偏见,从而减轻了廉价且昂贵的目标,从而为HE-MOPS开发了多目标贝叶斯进化优化方法。为了充分利用两个不同的培训数据集,一种对所有目标进行评估的解决方案,另一个与仅在快速目标上进行评估的解决方案,构建了两个单独的高斯过程模型。此外,提出了一种新的采集函数,以减轻对快速目标的搜索偏见,从而在收敛与多样性之间达到平衡。我们通过对广泛使用的多/多目标基准问题进行测试来证明该算法的有效性,这些问题被认为是异质昂贵的。
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合奏学习在机器学习方面取得了成功,比其他学习方法具有重大优势。袋装是一种突出的合奏学习方法,它创建了被称为袋子的数据子组,该数据被单独的机器学习方法(例如决策树)培训。随机森林是学习过程中具有其他功能的袋装的重要例子。 \ textColor {black} {当单个学习者具有较高的偏见时,包装的限制是汇总预测中的高偏置(模型不足)。}进化算法已突出用于优化问题,并且也用于机器学习。进化算法是无梯度的方法,具有多种候选解决方案,可维持创建新解决方案的多样性。在传统的包装合奏学习中,制作了一次袋子,而在培训示例方面,内容是在学习过程中固定的。在我们的论文中,我们提出了进化装袋的合奏学习,我们利用进化算法来发展袋子的内容,以通过迭代袋中提供多样性来增强合奏。结果表明,在某些约束下,我们的进化合奏装袋方法优于几个基准数据集的常规合奏方法(包装和随机森林)。进化装袋可以固有地维持一套不同的行李,而无需牺牲任何数据。
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现代优化策略,例如进化算法,蚂蚁菌落算法,贝叶斯优化技术等。带有几个参数,可在优化过程中引导其行为。为了获得高性能算法实例,已经开发了自动化算法配置技术。最受欢迎的工具之一是IRACE,它可以评估顺序种族中的配置,利用迭代统计测试来丢弃性能不佳的配置。在比赛结束时,使用贪婪的截断选择,从未丢弃的幸存者配置中选择了一组精英配置。我们研究两种替代选择方法:一种是保持最佳幸存者,并从一组幸存者中随机选择其余配置,而另一个则应用熵以最大程度地提高精英的多样性。这些方法经过测试,用于调整蚂蚁菌落优化算法,以解决旅行销售人员问题以及二次分配问题,并为满足性问题调整精确的树搜索求解器。实验结果表明,与IRACE的默认选择相比,测试的基准测试结果有所改善。此外,获得的结果表明,非专业人士可以获得多种算法配置,这鼓励我们探索更广泛的解决方案以了解算法的行为。
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客户满意度在移动设备中的能源消耗至关重要。应用程序中最耗能的部分之一是图像。尽管具有不同质量的不同图像消耗了不同量的能量,但没有直接的方法来计算典型图像中操作的能量消耗。首先,本文调查了能源消耗与图像质量以及图像文件大小之间存在相关性。因此,这两者可以被视为能源消耗的代理。然后,我们提出了一种多目标策略,以增强图像质量并根据JPEG图像压缩中的定量表减少图像文件大小。为此,我们使用了两种一般的多目标元启发式方法:基于标量和基于帕累托。标量方法找到基于组合不同目标的单个最佳解决方案,而基于帕累托的技术旨在实现一组解决方案。在本文中,我们将策略纳入五种标量算法,包括能量感知的多目标遗传算法(ENMOGA),能量感知的多目标粒子群优化(ENMOPSO),能量感知的多目标多目标差异进化(ENMODE)(ENMODE)(ENMODE) ,能源感知的多目标进化策略(ENMOES)和能量感知的多目标模式搜索(ENMOPS)。此外,使用两种基于帕累托的方法,包括非主导的分类遗传算法(NSGA-II)和基于参考点的NSGA-II(NSGA-III),用于嵌入方案,以及两种基于帕累托的算法,即两种基于帕累托的算法,即提出了Ennsgaii和Ennsgaiii。实验研究表明,基线算法的性能通过将拟议策略嵌入到元启发式算法中来提高。
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