语义是遗传编程(GP)研究的越来越多的领域,是指执行遗传编程人员的行为输出。这项研究通过提出一种新方法来扩展对语义的当前理解:基于语义的距离作为附加标准(SDO),在迄今为止,多目标GP(MOGP)中的语义研究领域有限有限。我们的工作包括在性能和多样性指标方面对GP进行广泛的分析,使用了另外基于语义的方法,即基于语义相似性的跨界(SCC)和基于语义的拥挤距离(SCD)。每种方法都集成到两个进化的多目标(EMO)框架中:非主导的分类遗传算法II(NSGA-II)和强度帕累托进化算法2(SPEA2),以及三种语义方法,即三种语义方法NSGA-II和SPEA2进行了严格的比较。我们使用高度不平衡的二元分类数据集,我们证明了SDO的新提出的方法始终生成更非主导的解决方案,具有更好的多样性和改进的超量结果。
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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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了解多目标进化算法(MOEAS)的搜索动力学仍然是一个开放的问题。本文扩展了最新的基于网络的工具,即搜索轨迹网络(STNS),以模拟MOEAS的行为。我们的方法使用分解的想法,其中多物原理问题转化为几个单目标问题。我们证明,使用10个连续的基准问题和3个目标,可以使用STN来模拟和区分两种流行的多目标算法MOEA/D和NSGA-II的搜索行为。我们的发现表明,我们可以使用STN进行算法分析来提高对MOEAS的理解。
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多目标符号回归具有优点:虽然学习模型的准确性最大化,但复杂性自动调整,不需要指定a-priori。优化的结果不再是单一解决方案,而是整个帕累托 - 前面描述了准确性和复杂性之间的权衡。在这一贡献中,我们研究了在使用NSGA-II进行多目标优化时,在象征性回归中最适当地使用哪些复杂性度量。此外,我们提出了一种新的复杂性度量,包括基于模型中发生的函数符号的语义信息,并在几个基准数据集中测试其效果。结果比较多种复杂度措施的实现准确性和模型长度来呈现,以说明算法的搜索方向如何受到影响。
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最近,已经进行了NSGA-II的第一个数学运行时分析,这是最常见的多目标进化算法(Zheng,Liu,Doerr(AAAI 2022))。继续这一研究方向,我们证明了NSGA-II在使用交叉时,渐近渐近地测试了OneJumpZeroJump基准测试。这是NSGA-II首次证明这种交叉的优势。我们的论点可以转移到单目标优化。然后,他们证明,跨界可以以不同的方式加速$(\ MU+1)$遗传算法,并且比以前更为明显。我们的实验证实了交叉的附加值,并表明观察到的加速度甚至比我们的证明所能保证的要大。
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非主导的分类遗传算法II(NSGA-II)是现实应用中最强烈使用的多目标进化算法(MOEA)。然而,与几个通过数学手段分析的几个简单的MOES相反,到目前为止,NSGA-II也不存在这种研究。在这项工作中,我们表明,数学运行时分析也可用于NSGA-II。结果,我们证明,由于持续因素大于帕累托前方大小的人口大小,具有两个经典突变算子的NSGA-II和三种不同的选择父母的方式满足与Semo和GSEMO相同的渐近运行时保证基本ineminmax和Lotz基准函数的算法。但是,如果人口大小仅等于帕累托前面的大小,那么NSGA-II就无法有效地计算完整的帕累托前部(对于指数迭代,人口总是错过帕累托前部的恒定分数) 。我们的实验证实了上述研究结果。
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最近,已经进行了多目标进化优化器NSGA-II的第一个数学运行时分析(AAAI 2022,GECCO 2022(出现),ARXIV 2022)。我们通过对由两个多模式目标组成的基准问题进行该算法的第一个运行时分析继续进行这一研究。我们证明,如果人口尺寸$ n $至少是帕累托阵线的四倍,那么NSGA-II具有四种不同方法的NSGA-II选择父母,并且位于Bit Wise突变将优化OnejumpzeroJump基准,其跳高尺寸〜$ 2 \ le lek \ le n/4 $ in Time $ o(n n^k)$。当使用快速突变(最近提出的重型突变操作员)时,此保证将提高$ k^{\ omega(k)} $。总体而言,这项工作表明,NSGA-II至少与全球SEMO算法有关OnejumpZeroJump问题的局部优势。
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The NSGA-II is one of the most prominent algorithms to solve multi-objective optimization problems. Despite numerous successful applications, several studies have shown that the NSGA-II is less effective for larger numbers of objectives. In this work, we use mathematical runtime analyses to rigorously demonstrate and quantify this phenomenon. We show that even on the simple OneMinMax benchmark, where every solution is Pareto optimal, the NSGA-II also with large population sizes cannot compute the full Pareto front (objective vectors of all Pareto optima) in sub-exponential time when the number of objectives is at least three. Our proofs suggest that the reason for this unexpected behavior lies in the fact that in the computation of the crowding distance, the different objectives are regarded independently. This is not a problem for two objectives, where any sorting of a pair-wise incomparable set of solutions according to one objective is also such a sorting according to the other objective (in the inverse order).
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Parallel evolutionary algorithms (PEAs) have been studied for reducing the execution time of evolutionary algorithms by utilizing parallel computing. An asynchronous PEA (APEA) is a scheme of PEAs that increases computational efficiency by generating a new solution immediately after a solution evaluation completes without the idling time of computing nodes. However, because APEA gives more search opportunities to solutions with shorter evaluation times, the evaluation time bias of solutions negatively affects the search performance. To overcome this drawback, this paper proposes a new parent selection method to reduce the effect of evaluation time bias in APEAs. The proposed method considers the search frequency of solutions and selects the parent solutions so that the search progress in the population is uniform regardless of the evaluation time bias. This paper conducts experiments on multi-objective optimization problems that simulate the evaluation time bias. The experiments use NSGA-III, a well-known multi-objective evolutionary algorithm, and compare the proposed method with the conventional synchronous/asynchronous parallelization. The experimental results reveal that the proposed method can reduce the effect of the evaluation time bias while reducing the computing time of the parallel NSGA-III.
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由于NSGA-II的种群动态更为复杂,因此该算法的现有运行时保证都没有伴随着非平凡的下限。通过对NSGA-II人口动态的首次数学理解,即通过估计具有一定客观价值的个体的预期数量,我们证明具有合适人口大小的NSGA-II需要$ \ omega(nn \ log) n)$函数评估,以找到Oneminmax问题的帕累托正面和$ \ omega(nn^k)$评估,$ jumpzerojump问题与跳跃尺寸$ k $。这些界限在渐近上(即,它们匹配先前显示的上限),并表明这里的NSGA-II甚至在平行运行时(迭代次数)中也没有从较大的人口大小中的利润。对于OneJumpZeroJump问题,当使用相同的排序用于计算两个目标的拥挤距离贡献时,我们甚至获得了一个紧张的运行时估计,其中包括领导常数。
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本文提出了在基于技术指标的股票交易的背景下的非主导分类遗传算法-II(NSGA-II),通过寻找销售买卖策略,使目标,即锐利比例和销售策略的最佳组合最大缩放分别最大化并最小化。选择NSGA-II,因为它是一种非常流行和强大的双目标进化算法。培训和测试使用了一种基于滚动的方法(两年培训和测试的一年),因此在没有主要经济波动的情况下,这种方法的结果在稳定的时期中似乎更好。此外,本研究的另一个重要贡献是通过整个建模方法纳入交易成本和领域专业知识。
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自由形式变形模型可以通过在图像上操纵控制点晶格来代表广泛的非刚性变形。但是,由于大量参数,由于适应性景观的复杂性,将自由形式变形模型直接拟合到变形图像以进行变形估计是一项挑战。在本文中,我们根据每个控制点影响的区域相互重叠的事实,将注册任务作为多目标优化问题(MOP)。具体而言,通过将模板图像划分为几个区域并独立测量每个区域的相似性,可以通过使用现成的多目标进化算法(MOEAS)来解决多个目标,并可以通过解决拖把来实现变形估计。此外,图像金字塔与控制点网格细分结合使用了粗到五个策略。具体而言,当前图像级别的优化候选解决方案是由下一个级别继承的,这增加了处理大变形的能力。此外,提出了一个后处理过程,以利用帕累托最佳解决方案生成单个输出。对合成图像和现实世界图像的比较实验显示了我们变形估计方法的有效性和实用性。
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基准套件提供了对进化算法解决问题能力的有用度量,但是组成问题通常太复杂了,无法清洁算法的优势和劣势。在这里,我们介绍了基准套件档案(``进化运行中的选择方案的诊断概述''),以实证分析有关剥削和探索重要方面的选择方案。利用从根本上是攀岩,但我们考虑两种情况:纯剥削,可以独立优化表示形式中的每个位置,并且受到限制的利用,在该位置之间,由于位置之间的相互作用,向上进展更加有限。当优化路径不太清楚时,需要探索;我们认为能够遵循多个独立的爬山途径和跨健身山谷的能力。这些场景的每种组合都会产生独特的适应性景观,有助于表征与给定选择方案相关的进化动力学。我们分析了六个流行的选择方案。锦标赛的选择和截断选择都在剥削指标方面表现出色,但在需要探索时表现不佳;相反,新颖的搜索在探索方面表现出色,但未能利用梯度。在克服欺骗时,健身共享表现良好,但在所有其他诊断方面都很差。非主导的分类是维持由居住在多个Optima居住的个体组成的不同人群的最佳选择,但努力有效利用梯度。词汇酶选择平衡搜索空间探索而不牺牲剥削,通常在诊断方面表现良好。我们的工作证明了诊断对快速建立对选择方案特征的直观理解的价值,然后可以将其用于改进或开发新的选择方法。
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我们最近提出了安全的 - 解决方案和健身进化 - 一种相应的协调算法,该算法维持两个共同发展的人群:候选解决方案和候选目标函数的种群。我们表明,安全在机器人迷宫领域内发展溶液的成功。本文中,我们介绍了Safe的适应和对多目标问题的应用的研究,其中候选目标功能探索了每个目标的不同权重。尽管初步的结果表明,安全以及共同发展的解决方案和目标功能的概念可以识别一组类似的最佳多物镜解决方案,而无需显式使用帕累托前锋进行健身计算和父母选择。这些发现支持我们的假设,即安全算法概念不仅可以解决复杂的问题,而且可以适应多个目标问题的挑战。
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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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由于其良好的特性,诸如高强度重量比,设计灵活性,限量的应力浓度,平面力传递,良好损害耐受性和疲劳性,因此越来越多地应用于各种应用的各种应用。寻找粘合剂粘合过程的最佳过程参数是具有挑战性的:优化是固有的多目标(旨在最大限度地提高断裂强度,同时最小化成本)和受约束(该过程不应导致材料的任何视觉损坏,应应对压力测试不会导致粘附相关的故障。实验室中的现实生活实验需要昂贵;由于评估所需的禁止的实验,传统的进化方法(如遗传算法)被否则适合解决问题。在本研究中,我们成功地应用了特定的机器学习技术(高斯过程回归和逻辑回归),以基于有限量的实验数据来模拟目标和约束函数。该技术嵌入贝叶斯优化算法中,该算法成功地以高效的方式检测静态过程设置(即,需要有限数量的额外实验)。
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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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Multi-objective feature selection is one of the most significant issues in the field of pattern recognition. It is challenging because it maximizes the classification performance and, at the same time, minimizes the number of selected features, and the mentioned two objectives are usually conflicting. To achieve a better Pareto optimal solution, metaheuristic optimization methods are widely used in many studies. However, the main drawback is the exploration of a large search space. Another problem with multi-objective feature selection approaches is the interaction between features. Selecting correlated features has negative effect on classification performance. To tackle these problems, we present a novel multi-objective feature selection method that has several advantages. Firstly, it considers the interaction between features using an advanced probability scheme. Secondly, it is based on the Pareto Archived Evolution Strategy (PAES) method that has several advantages such as simplicity and its speed in exploring the solution space. However, we improve the structure of PAES in such a way that generates the offsprings, intelligently. Thus, the proposed method utilizes the introduced probability scheme to produce more promising offsprings. Finally, it is equipped with a novel strategy that guides it to find the optimum number of features through the process of evolution. The experimental results show a significant improvement in finding the optimal Pareto front compared to state-of-the-art methods on different real-world datasets.
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在进化多目标优化领域,决策者(DM)涉及相互冲突的目标。在现实世界中,通常存在多个DM,每个DM都涉及这些目标的一部分。提出了多方多目标优化问题(MPMOPS)来描绘拖把,其中涉及多个决策者,每个方都关注所有目标的某些目标。但是,在进化计算字段中,对mpmops的关注不多。本文基于距离最小化问题(DMP)构建了一系列MPMOP,它们的Pareto最佳解决方案可以生动地可视化。为了解决MPMOPS,新提出的算法OPTMPNDS3使用多方初始化方法来初始化总体,并带Jade2操作员生成后代。在问题套件上,将OPTMPNDS3与Optall,OptMPND和OptMPNDS2进行了比较。结果表明OPTMPNDS3与其他算法具有很强的可比性
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