事物互联网(物联网)是一个由嵌入式传感器和服务网络为特征的范例。结合了这些传感器以收集各种信息,跟踪物理条件,例如废物箱状态,并使用不同的集中平台交换数据。对这种传感器的需求正在增加;然而,技术的扩散具有各种挑战。例如,如何使用IoT及其相关数据来增强废物管理?在智能城市,有效的废物管理系统至关重要。人工智能(AI)和启用IOT的方法可以赋予城市管理废物收集。这项工作提出了一种在给定空间约束的支持物联网的废物管理系统中提供推荐的智能方法。它基于基于AI的方法进行彻底的分析,并比较它们的相应结果。我们的解决方案基于多级决策过程,其中考虑到箱子状态和坐标以解决路由问题。这种基于AI的模型可以帮助工程师设计可持续的基础设施系统。
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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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空间优化问题(SOP)的特征是管理决策变量,目标和/或约束功能的空间关系。在本文中,我们关注一种称为空间分区的特定类型的SOP,这是一个组合问题,这是由于存在离散空间单元。精确的优化方法不会随着问题的大小而扩展,尤其是在可行的时间限制内。这促使我们开发基于人群的元启发式学来解决此类SOP。但是,这些基于人群的方法采用的搜索操作员主要是为实参与者连续优化问题而设计的。为了使这些方法适应SOP,我们将域知识应用于设计空间感知的搜索操作员,以在保留空间约束的同时有效地通过离散搜索空间进行有效搜索。为此,我们提出了一种简单而有效的算法,称为基于群的空间模因算法(空间),并在学校(RE)区域问题上进行测试。对现实世界数据集进行了详细的实验研究,以评估空间的性能。此外,进行消融研究以了解空间各个组成部分的作用。此外,我们讨论空间〜如何在现实生活计划过程及其对不同方案的适用性并激发未来的研究方向有帮助。
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由于货运车数量的增加,在城市地区采用了电动汽车(EV),以减少环境污染和全球变暖。但是,路由最后一英里物流的轨迹仍在继续影响社会和经济可持续性时仍然存在缺陷。因此,在本文中,提出了一种称为超高神性自适应模拟退火的超增压性(HH)方法,并提出了增强学习(HHASA $ _ {RL} $)。它由多军匪徒方法和自适应模拟退火(SA)元启示术算法组成,用于解决该问题称为电容的电动汽车路由问题(CEVRP)。由于充电站数量有限和电动汽车的旅行范围,因此电动汽车必须提前为电池充电时刻,并减少旅行时间和成本。 HH实施的HH改善了多个最低最低知名解决方案,并为IEEE WCCI2020竞赛的拟议基准测试获得了一些高维实例的最佳平均值。
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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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物流运营商最近提出了一项技术,可以帮助降低城市货运分销中的交通拥堵和运营成本,最近提出了移动包裹储物柜(MPLS)。鉴于他们能够在整个部署领域搬迁,因此他们具有提高客户可访问性和便利性的潜力。在这项研究中,我们制定了移动包裹储物柜问题(MPLP),这是位置路由问题(LRP)的特殊情况,该案例确定了整天MPL的最佳中途停留位置以及计划相应的交付路线。开发了基于混合Q学习网络的方法(HQM),以解决所得大问题实例的计算复杂性,同时逃脱了本地Optima。此外,HQM与全球和局部搜索机制集成在一起,以解决经典强化学习(RL)方法所面临的探索和剥削困境。我们检查了HQM在不同问题大小(最多200个节点)下的性能,并根据遗传算法(GA)进行了基准测试。我们的结果表明,HQM获得的平均奖励比GA高1.96倍,这表明HQM具有更好的优化能力。最后,我们确定有助于车队规模要求,旅行距离和服务延迟的关键因素。我们的发现概述了MPL的效率主要取决于时间窗口的长度和MPL中断的部署。
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可以将多任务学习(MTL)范例追溯到Caruana(1997)的早期纸张中,其中表示可以使用来自多个任务的数据,其目的是在独立地学习每个任务的旨在获得更好的性能。 MTL与相互矛盾的目标的解决方案需要在它们中进行折衷,这通常超出了直线组合可以实现的。理论上原则和计算有效的策略正在寻找不受他人主导的解决方案,因为它在帕累托分析中解决了它。多任务学习环境中产生的多目标优化问题具有特定的功能,需要adhoc方法。对这些特征的分析和新的计算方法的提议代表了这项工作的重点。多目标进化算法(MOEAS)可以容易地包括优势的概念,因此可以分析。 MOEAS的主要缺点是关于功能评估的低样本效率。此缺点的关键原因是大多数进化方法不使用模型来近似于目标函数。贝叶斯优化采用基于代理模型的完全不同的方法,例如高斯过程。在本文中,输入空间中的解决方案表示为封装功能评估中包含的知识的概率分布。在这种概率分布的空间中,赋予由Wassersein距离给出的度量,可以设计一种新的算法MOEA / WST,其中模型不直接在目标函数上,而是在输入空间中的对象的中间信息空间中被映射成直方图。计算结果表明,MoEA / WST提供的样品效率和帕累托集的质量明显优于标准MoEa。
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最近几十年来,已经采用了用于解决各种多主体优化问题(MOPS)的多主体进化算法(MOEAS)的显着进步。但是,这些逐渐改善的MOEAS并不一定配备了精致的可扩展和可学习的解决问题的策略,这些策略能够应对缩放型拖把带来的新的和宏伟的挑战,并不断提高各种方面的复杂性或规模,主要包括昂贵的方面,包括昂贵的方面。功能评估,许多目标,大规模搜索空间,时变环境和多任务。在不同的情况下,它需要不同的思考来设计新的强大MOEAS,以有效地解决它们。在这种情况下,对可学习的MOEAS进行的研究,以机器学习技术进行缩放的拖把,在进化计算领域受到了广泛的关注。在本文中,我们从可扩展的拖把和可学习的MOEAS的分类学开始,然后分析将拖把构成对传统MOEAS的挑战的分析。然后,我们综合概述了可学习的MOEAS的最新进展,以求解各种扩展拖把,主要集中在三个有吸引力的有前途的方向上(即,可学习的环境选择的可学习的进化鉴别器,可学习的进化生物的可学习生殖发生器,以及可学习的进化转移,用于分享或分享或分享或进行分享或可学习的转移。不同问题域之间的经验)。在本文中提供了有关可学习的MOEAS的见解,以参考该领域的努力的一般踪迹。
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在本文中,提出了一种基于知识的基于知识的遗传算法,用于在非结构化复杂环境中移动机器人的路径规划,其中提出了五个特定于问题的操作员以进行有效的机器人路径计划。提出的遗传算法将机器人路径计划的领域知识纳入其专业操作员,其中一些也结合了局部搜索技术。提出了一种独特而简单的表示,并开发了一种简单但有效的路径评估方法,可以准确检测到碰撞,并且机器人路径的质量得到很好的反映。所提出的算法能够在静态和动态复杂环境中找到近乎最佳的机器人路径。通过模拟研究证明了所提出算法的有效性和效率。通过比较研究证明了专业遗传算子在解决机器人路径计划问题的拟议遗传算法中的不可替代作用。
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流量店调度(FSS)已被广泛研究,因为它在许多类型的领域中的应用,而人类参与者对这个问题带来了巨大挑战。人力调度捕捉注意力为各种熟练程度的分配工人对适当的阶段,这对生产效率具有重要意义。在本文中,我们提出了一种称为自编码Barnace交配优化器(SBMO)的新型算法,其解决了考虑工人熟练程度的FSS问题,定义为一个新问题,流店人力调度问题(FSMSP)。 SBMO算法的亮点是与编码方法,交叉和突变运算符的组合。此外,为了解决局部最佳问题,我们设计了邻居搜索方案。最后,进行了广泛的比较模拟,以证明所提出的SBMO的优越性。结果表明,与经典和流行的对应相比,SBMO近似比率,强大的稳定性和执行时间的有效性。
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近年来,随着传感器和智能设备的广泛传播,物联网(IoT)系统的数据生成速度已大大增加。在物联网系统中,必须经常处理,转换和分析大量数据,以实现各种物联网服务和功能。机器学习(ML)方法已显示出其物联网数据分析的能力。但是,将ML模型应用于物联网数据分析任务仍然面临许多困难和挑战,特别是有效的模型选择,设计/调整和更新,这给经验丰富的数据科学家带来了巨大的需求。此外,物联网数据的动态性质可能引入概念漂移问题,从而导致模型性能降解。为了减少人类的努力,自动化机器学习(AUTOML)已成为一个流行的领域,旨在自动选择,构建,调整和更新机器学习模型,以在指定任务上实现最佳性能。在本文中,我们对Automl区域中模型选择,调整和更新过程中的现有方法进行了审查,以识别和总结将ML算法应用于IoT数据分析的每个步骤的最佳解决方案。为了证明我们的发现并帮助工业用户和研究人员更好地实施汽车方法,在这项工作中提出了将汽车应用于IoT异常检测问题的案例研究。最后,我们讨论并分类了该领域的挑战和研究方向。
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信息传播是网络科学研究的一个有趣的主题,该主题研究了信息,影响或传染的方式如何通过网络传播。图形燃烧是一个简化的确定性模型,用于信息如何在网络中传播。该问题的复杂NP完整性质使使用精确算法在计算上很难求解。因此,在文献中为图形燃烧问题提出了许多启发式方法和近似算法。在本文中,我们提出了一种有效的遗传算法,称为基于中心性的遗传过偏(CBAG)来解决图燃烧问题。考虑到图形燃烧问题的独特特征,我们介绍了新颖的遗传操作员,染色体表示和评估方法。在拟议的算法中,众所周知的中心性用作我们染色体初始化程序的骨干。实施了所提出的算法并将其与15个不同尺寸基准图上的先前的启发式和近似算法进行了比较。根据结果​​,可以看出,与先前的最新启发式方法相比,所提出的算法取得了更好的性能。完整的源代码可在线获得,可用于为图形燃烧问题找到最佳或近乎最佳的解决方案。
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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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我们解决了与行业相关的尺度上的机器人轨迹计划问题。我们的端到端解决方案将高度通用的随机键算法与模型堆叠和集成技术集成在一起,以及用于溶液细化的路径重新链接。核心优化模块由偏置的随机基遗传算法组成。通过与问题依赖性和问题相关模块的独特分离,我们通过约束的天然编码实现了有效的问题表示。我们表明,对替代算法范式(例如模拟退火)的概括是直接的。我们为行业规模的数据集提供数值基准结果。发现我们的方法始终超过贪婪的基线结果。为了评估当今量子硬件的功能,我们使用Amazon Braket上的QBSOLV在量子退火硬件上获得的经典方法进行了补充。最后,我们展示了如何将后者集成到我们的较大管道中,从而为问题提供了量子准备的混合解决方案。
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草原修复是保护草原生态退化的关键手段。为了减轻广泛的人类劳动并提高了恢复效率,无人机的全自动能力很有希望,但仍在等待被利用。本文通过在计划草地修复时明确考虑了无人机和草地退化的现实限制来推动这项新兴技术。为此,在有限的无人机电池能量,草种子的重量,恢复区域的数量以及相应的尺寸下,在数学上以数学建模为数学建模。然后,我们分析了这些原始问题通过考虑这些限制,即最短的飞行路径和最佳区域分配出现了两个冲突目标。结果,恢复区域的最大化是轨迹设计问题和高度耦合区域分配问题的综合。从优化的角度来看,这需要解决旅行推销员问题(TSP)和多维背包问题(MKP)的两个NP硬问题。为了解决这个复杂的问题,我们提出了一种称为Chapbilm的合作优化算法,以通过利用它们之间的相互依赖性来交入解决这两个问题。多个模拟验证轨迹设计与区域分配之间的冲突。合作优化算法的有效性也得到了与传统优化方法的比较,这些方法不利用两个问题之间的相互依赖性。结果,提出的算法以近乎理想的方式成功地解决了多个仿真实例。
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遗传算法具有独特的属性,当应用于黑匣子优化时很有用。使用选择,交叉和突变算子,可以获得候选溶液,而无需计算梯度。在这项工作中,我们研究了从遗传算法的选择机理中使用量子增强的算子获得的结果。我们的方法将选择过程描述为最小化的二元二次模型,我们使用该模型编码适合度和人群成员之间的距离,我们利用量子退火系统来为选择机制采样低能解决方案。我们在各种黑盒目标函数(包括ONEMAX函数)以及来自IOH-Profiler库中的函数进行黑盒优化的函数基准对这些量子增强算法基准针对经典算法进行基准测试。与OneMax功能上的经典相比,我们观察到平均世代相传的性能增长,以收敛到量子增强的精英选择运算符。我们还发现,具有非专业选择的量子增强选择算子在IOHProfiler库中具有适应性扰动的功能上的基准优于基准。此外,我们发现,在精英选择的情况下,量子增强的操作员在不同程度的虚拟变量和中立性方面的函数上优于经典基准。
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The optimal layout of a complex system such as aerospace vehicles consists in placing a given number of components in a container in order to minimize one or several objectives under some geometrical or functional constraints. This paper presents an extended formulation of this problem as a variable-size design space (VSDS) problem to take into account a large number of architectural choices and components allocation during the design process. As a representative example of such systems, considering the layout of a satellite module, the VSDS aspect translates the fact that the optimizer has to choose between several subdivisions of the components. For instance, one large tank of fuel might be placed as well as two smaller tanks or three even smaller tanks for the same amount of fuel. In order to tackle this NP-hard problem, a genetic algorithm enhanced by an adapted hidden-variables mechanism is proposed. This latter is illustrated on a toy case and an aerospace application case representative to real world complexity to illustrate the performance of the proposed algorithms. The results obtained using the proposed mechanism are reported and analyzed.
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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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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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