计算响应表面模型的精确$ g $ - 最佳设计是一个困难的计算,在过去的两年中,通过算法开发获得了增量改进。这些最佳设计尚未在应用中被广泛考虑,部分原因是计算它们的困难和成本。文献中介绍了三种用于构建精确$ g $ - 最佳设计的主要算法:坐标交换(cexch),遗传算法(GA)和相对较新的$ g $ -optimar ($ g(i_ \ lambda)$ - cexch),部分是为了解决庞大的计算成本。粒子群优化(PSO)已在许多应用中实现了广泛的使用,但是迄今为止,尽管其广泛的成功,但在最佳设计问题中的应用相对较少。在本文中,我们开发了PSO的扩展,以使其适应最佳设计问题。然后,我们采用PSO来生成最佳设计,以覆盖$ k = 1、2、3、4、5 $设计因子,这是工业实验中常见的实验尺寸。我们将这些结果与过去二十年文献中发表的所有$ g $最佳设计进行了比较。由GA以$ k = 1、2、3 $因素生成的$ G $ - 最佳设计已经保持了14年的挑战。我们证明了PSO在这些情况下发现了改进的$ G $ - 最佳设计,并且它以与最先进的算法$ g(I_ \ lambda)$ -CEXCH相当的计算成本来实现。此外,我们表明PSO能够以$ k = 4,5 $的因素产生相等或更好的$ g $最佳设计。这些结果表明,PSO优于现有方法,可有效地生成高度$ G $最佳的设计。
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在这项研究中,我们解决了有关粒子群优化应用以生成最佳设计的应用的现有缺陷。我们介绍了一项大型计算机研究的结果,在该研究中,我们可以在PSO上构建PSO的效率和功效,以生成高质量的候选设计,以针对工业从业者常见的小型外观反应表面场景。展示并推荐了PSO的首选版本。此外,与流行的局部优化器(例如坐标交换)相反,PSO也证明,即使在一次运行中,也可以以较小的计算成本生成具有较大概率的高效设计。因此,对于更多的从业者采用和使用PSO作为生成候选实验设计的工具似乎有益。
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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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Metaheuristics are popularly used in various fields, and they have attracted much attention in the scientific and industrial communities. In recent years, the number of new metaheuristic names has been continuously growing. Generally, the inventors attribute the novelties of these new algorithms to inspirations from either biology, human behaviors, physics, or other phenomena. In addition, these new algorithms, compared against basic versions of other metaheuristics using classical benchmark problems without shift/rotation, show competitive performances. In this study, we exhaustively tabulate more than 500 metaheuristics. To comparatively evaluate the performance of the recent competitive variants and newly proposed metaheuristics, 11 newly proposed metaheuristics and 4 variants of established metaheuristics are comprehensively compared on the CEC2017 benchmark suite. In addition, whether these algorithms have a search bias to the center of the search space is investigated. The results show that the performance of the newly proposed EBCM (effective butterfly optimizer with covariance matrix adaptation) algorithm performs comparably to the 4 well performing variants of the established metaheuristics and possesses similar properties and behaviors, such as convergence, diversity, exploration and exploitation trade-offs, in many aspects. The performance of all 15 of the algorithms is likely to deteriorate due to certain transformations, while the 4 state-of-the-art metaheuristics are less affected by transformations such as the shifting of the global optimal point away from the center of the search space. It should be noted that, except EBCM, the other 10 new algorithms proposed mostly during 2019-2020 are inferior to the well performing 2017 variants of differential evolution and evolution strategy in terms of convergence speed and global search ability on CEC 2017 functions.
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我们通过靶向位置突出的精英(PSO-TPME)大大提高了粒子群优化(PSO)的收敛速度和全局勘探能力。这三个关键创新介绍了认知和社会模型中的粒子分类,精英和突变。PSO-TPME针对五个流行的PSO变体进行了基准测试,用于多维函数,这些函数在优化领域中广泛采用,特别是收敛的准确性,收敛速度和发现全局最小值的能力。统计误差通过许多重复评估。该模拟表明,提出的PSO变体在收敛速率和精度按数量级优于其他变体。
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传统的统计技术或元启发式学很难解决大多数现实世界的优化问题。主要困难与存在相当数量的局部Optima有关,这可能导致优化过程的过早收敛性。为了解决这个问题,我们提出了一种新型的启发式方法,用于构建原始功能的平滑替代模型。替代功能更容易优化,但保持原始坚固的健身景观的基本属性:全球最佳的位置。为了创建这样的替代模型,我们考虑通过自我调整健身函数增强的线性遗传编程方法。所提出的称为GP-FST-PSO替代模型的算法在搜索全局最优值和原始基准函数的视觉近似(在二维情况下)的视觉近似都可以达到令人满意的结果。
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大多数机器学习算法由一个或多个超参数配置,必须仔细选择并且通常会影响性能。为避免耗时和不可递销的手动试验和错误过程来查找性能良好的超参数配置,可以采用各种自动超参数优化(HPO)方法,例如,基于监督机器学习的重新采样误差估计。本文介绍了HPO后,本文审查了重要的HPO方法,如网格或随机搜索,进化算法,贝叶斯优化,超带和赛车。它给出了关于进行HPO的重要选择的实用建议,包括HPO算法本身,性能评估,如何将HPO与ML管道,运行时改进和并行化结合起来。这项工作伴随着附录,其中包含关于R和Python的特定软件包的信息,以及用于特定学习算法的信息和推荐的超参数搜索空间。我们还提供笔记本电脑,这些笔记本展示了这项工作的概念作为补充文件。
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In many engineering optimization problems, the number of function evaluations is severely limited by time or cost. These problems pose a special challenge to the field of global optimization, since existing methods often require more function evaluations than can be comfortably afforded. One way to address this challenge is to fit response surfaces to data collected by evaluating the objective and constraint functions at a few points. These surfaces can then be used for visualization, tradeoff analysis, and optimization. In this paper, we introduce the reader to a response surface methodology that is especially good at modeling the nonlinear, multimodal functions that often occur in engineering. We then show how these approximating functions can be used to construct an efficient global optimization algorithm with a credible stopping rule. The key to using response surfaces for global optimization lies in balancing the need to exploit the approximating surface (by sampling where it is minimized) with the need to improve the approximation (by sampling where prediction error may be high). Striking this balance requires solving certain auxiliary problems which have previously been considered intractable, but we show how these computational obstacles can be overcome.
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桁架优化可以制定为组合和多模态问题,其中定位不同的最佳设计允许从业者根据他们的偏好选择最佳设计。已经成功地应用了Bilevel优化以分别考虑拓扑和尺寸的拓扑和下层尺寸。我们介绍精确的枚举,以严格分析拓扑搜索空间,并删除对小问题的随机性。我们还提出了新颖性驱动的二元粒子群优化,以通过最大化新颖性来发现上层的新设计。对于较低的级别,我们采用可靠的进化优化器来解决问题的布局配置方面。我们考虑桁架优化问题实例,其中设计人员需要选择与练习代码约束的离散集中的条形大小。我们的实验研究表明,我们的方法优于目前最先进的方法,并获得多种高质量解决方案。
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HyperParameter Optimization(HPO)是一种确保机器学习(ML)算法最佳性能的必要步骤。已经开发了几种方法来执行HPO;其中大部分都集中在优化一个性能措施(通常是基于错误的措施),并且在这种单一目标HPO问题上的文献是巨大的。然而,最近似乎似乎侧重于同时优化多个冲突目标的算法。本文提出了对2014年至2020年的文献的系统调查,在多目标HPO算法上发布,区分了基于成逐的算法,Metamodel的算法以及使用两者混合的方法。我们还讨论了用于比较多目标HPO程序和今后的研究方向的质量指标。
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最佳实验设计是统计的重要子字段,可最大程度地提高实验成功的机会。在最佳设计领域,D-和A-Aftimal设计是一个非常具有挑战性的问题,即最大程度地减少逆Fisher信息矩阵的决定因素和痕迹。由于灵活性和易于实施,因此,传统的进化算法(EAS)用于处理一小部分实验优化设计问题,而无需数学推导和假设。但是,当前的EAS仍然是确定支持点数,处理不可行的重量解决方案以及实验不足的问题。为了解决上述问题,本文研究了用于在几种不同的统计模型上查找D-和A-最佳设计的差异进化(DE)变体。提出了维修操作,以根据欧几里得距离将相似的支撑点与相应的权重相结合,并以较小的权重删除支撑点,从而自动确定支持点。此外,维修操作还将不可行的重量溶液固定到可行的重量解决方案中。为了丰富我们的最佳设计实验,我们利用所提出的DE变体来测试12个统计模型的D-和A-Aftimal设计问题。与其他竞争对手算法相比,模拟实验表明,Lshade可以在D-和A-Aftimal设计问题上实现更好的性能。
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自动化封路计优化(HPO)已经获得了很大的普及,并且是大多数自动化机器学习框架的重要成分。然而,设计HPO算法的过程仍然是一个不系统和手动的过程:确定了现有工作的限制,提出的改进是 - 即使是专家知识的指导 - 仍然是一定任意的。这很少允许对哪些算法分量的驾驶性能进行全面了解,并且承载忽略良好算法设计选择的风险。我们提出了一个原理的方法来实现应用于多倍性HPO(MF-HPO)的自动基准驱动算法设计的原则方法:首先,我们正式化包括的MF-HPO候选的丰富空间,但不限于普通的HPO算法,然后呈现可配置的框架覆盖此空间。要自动和系统地查找最佳候选者,我们遵循通过优化方法,并通过贝叶斯优化搜索算法候选的空间。我们挑战是否必须通过执行消融分析来挑战所发现的设计选择或可以通过更加天真和更简单的设计。我们观察到使用相对简单的配置,在某些方式中比建立的方法更简单,只要某些关键配置参数具有正确的值,就可以很好地执行得很好。
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团队是人类成就的核心。在过去的半个世纪中,心理学家已经确定了五个跨文化有效的人格变量:神经质,外向性,开放性,尽职尽责和同意。前四个与团队绩效显示一致的关系。然而,令人愉快的(和谐,无私,谦虚和合作)表现出与团队绩效的无关紧要和高度可变的关系。我们通过计算建模解决这种不一致。基于代理的模型(ABM)用于预测人格特质对团队合作的影响,然后使用遗传算法来探索ABM的限制,以发现哪种特征与最佳和最差的表现相关,以解决与与最差的团队相关的问题,以解决与问题有关的问题。不同级别的不确定性(噪声)。探索所揭示的新依赖性通过分析迄今为止最大的团队绩效数据集的先前未观察到的数据来证实,其中包括593个团队中的3,698个个人,从事5,000多个没有不确定性的小组任务,在10年内收集了不确定性。我们的发现是,团队绩效和同意之间的依赖性受到任务不确定性的调节。以这种方式将进化计算与ABM相结合,为团队合作的科学研究,做出新的预测以及提高我们对人类行为的理解提供了一种新方法。我们的结果证实了计算机建模对发展理论的潜在实用性,并阐明了随着工作环境的越来越流畅和不确定的启示。
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准确的真实量子系统模型对于调查其行为很重要,但难以弥补经验。在这里,我们报告了一种算法 - 量子模型学习代理(QMLA) - 逆向工程师Hamiltonian对目标系统的描述。我们在许多模拟实验中测试QMLA的性能,展示了候选人汉密尔顿模型设计的几种机制,同时娱乐了许多关于治疗研究系统的物理相互作用的性质的许多假设。当提供有限的先验信息和控制实验设置时,显示QMLA在大多数实例中识别真实模型。我们的协议可以探索ising,Heisenberg和Hubbard系列的模型并行,可靠地识别最能描述系统动态的家庭。我们通过纳入遗传算法制定新的假设模型,展示在大型模型空间上运行的QMLA。该特征传播到下一代的模型的选择基于ELO评级方案启发的客观函数,通常用于评估竞争对手,例如国际象棋和足球。在所有情况下,我们的协议查找与真实模型相比展出$ f_1 $ -score $ \ ge 0.88 $的型号,并且精确地识别了72%的案件中的真实模型,同时探索超过250,000美元的潜在模型的空间。通过测试目标系统实际发生的相互作用,QMLA是一种可行的工具,用于探索基本物理和量子器件的表征和校准。
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The JPEG standard is widely used in different image processing applications. One of the main components of the JPEG standard is the quantisation table (QT) since it plays a vital role in the image properties such as image quality and file size. In recent years, several efforts based on population-based metaheuristic (PBMH) algorithms have been performed to find the proper QT(s) for a specific image, although they do not take into consideration the user's opinion. Take an android developer as an example, who prefers a small-size image, while the optimisation process results in a high-quality image, leading to a huge file size. Another pitfall of the current works is a lack of comprehensive coverage, meaning that the QT(s) can not provide all possible combinations of file size and quality. Therefore, this paper aims to propose three distinct contributions. First, to include the user's opinion in the compression process, the file size of the output image can be controlled by a user in advance. Second, to tackle the lack of comprehensive coverage, we suggest a novel representation. Our proposed representation can not only provide more comprehensive coverage but also find the proper value for the quality factor for a specific image without any background knowledge. Both changes in representation and objective function are independent of the search strategies and can be used with any type of population-based metaheuristic (PBMH) algorithm. Therefore, as the third contribution, we also provide a comprehensive benchmark on 22 state-of-the-art and recently-introduced PBMH algorithms on our new formulation of JPEG image compression. Our extensive experiments on different benchmark images and in terms of different criteria show that our novel formulation for JPEG image compression can work effectively.
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近年来,在平衡(超级)图分配算法的设计和评估中取得了重大进展。我们调查了过去十年的实用算法的趋势,用于平衡(超级)图形分区以及未来的研究方向。我们的工作是对先前有关该主题的调查的更新。特别是,该调查还通过涵盖了超图形分区和流算法来扩展先前的调查,并额外关注并行算法。
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如今,混合云平台作为打算实施私人和公共云应用组合的组织的有吸引力的解决方案,以满足其盈利能力。但是,这只能通过在加速执行过程时利用可用资源来实现。因此,部署新应用程序需要将其中一些流程致力于私有云解决方案,同时将其他过程分配给公共云。在此上下文中,设置本工作以帮助最小化相关成本,并在最小的执行时间内为最佳服务放置解决方案提供有效的选择。已经应用了几种进化算法来解决服务放置问题,并且在处理复杂的解决方案空间以提供最佳放置并经常产生短的执行时间。除了在处理服务放置问题方面发明细缺乏鲁棒性之外,还发现标准BPSO算法显示出显着的缺点,即容易捕获到本地Optima之外。因此,为了克服与标准BPSO相关的关键缺点,提出了增强的二进制粒子群优化(E-BPSO)算法,由粒子位置更新方程的修改组成,最初从连续PSO激发。我们所提出的E-BPSO算法显示在成本和执行时间方面以实际基准测试优越最先进的方法。
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异构综合学习粒子群优化(HCLPSO)是一种具有增强探索和开发能力的进化算法。与随机序列相比,覆盖搜索空间的低阶段序列(LDS)在覆盖搜索空间方面更均匀。在本文中,研究了利用LDS的良好均匀性来改善HCLPSO。进行数值实验以表明仅通过使用LDS生成初始种群,就不可能有效地提高HCLPSO的搜索能力。但是,如果我们从HCLPSO速度更新公式中正确选择一些随机序列并将其替换为确定性LDS,则可以获得更有效的算法。与原始的HCLPSO在相同的精度要求下相比,使用确定性LDS更新速度的HCLPSO可以显着降低找到最佳解决方案所需的迭代,而不会降低成功率。
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4月20日至22日,在马德里(西班牙)举行的EVO* 2022会议上提交了末期摘要。这些论文介绍了正在进行的研究和初步结果,这些结果研究了对不同问题的不同方法(主要是进化计算)的应用,其中大多数是现实世界中的方法。
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我们继续研究遗传算法(GA)在组合优化问题上,候选解决方案需要满足平衡性约束。已经观察到,临时交叉和突变操作员授予的搜索空间大小的减小通常不会转化为GA性能的实质性改善。尽管怀疑平衡的代表可能会产生更不规则的健身景观,但仍然没有明确的解释,尽管该景观可能会更难以使GA融合到全球最佳距离。在本文中,我们通过将局部搜索步骤添加到具有平衡运算符的GA,并使用它来进化高度非线性平衡的布尔功能,从而调查此问题。特别是,我们围绕两个研究问题组织了实验,即如果本地搜索(1)提高了GA的收敛速度,并且(2)降低了人口多样性。令人惊讶的是,尽管我们的结果肯定地回答了第一个问题,但他们还表明,添加本地搜索实际上\ emph {增加}人口中个人之间的多样性。我们将这些发现与有关布尔功能问题的健身景观分析的最新结果联系起来。
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