多模式的多目标问题(MMOP)通常在现实世界中出现,而决策空间中遥远的解决方案对应于非常相似的目标值。为了获得MMOP的所有溶液,已经提出了许多多模式多模式的多模型进化算法(MMEAS)。目前,很少有研究涵盖了最近提出的大多数代表性MMEAS,并进行了比较。在这项研究中,我们首先回顾了过去二十年中相关作品。然后,我们选择了12种利用不同多样性维护技术的最先进的算法,并比较了它们在现有测试套件上的性能。实验结果表明,不同类型的MMOP上不同技术的优势和劣势,从而为如何在特定情况下选择/设计MMEAS提供指导。
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Most multimodal multi-objective evolutionary algorithms (MMEAs) aim to find all global Pareto optimal sets (PSs) for a multimodal multi-objective optimization problem (MMOP). However, in real-world problems, decision makers (DMs) may be also interested in local PSs. Also, searching for both global and local PSs is more general in view of dealing with MMOPs, which can be seen as a generalized MMOP. In addition, the state-of-the-art MMEAs exhibit poor convergence on high-dimension MMOPs. To address the above two issues, in this study, a novel coevolutionary framework termed CoMMEA for multimodal multi-objective optimization is proposed to better obtain both global and local PSs, and simultaneously, to improve the convergence performance in dealing with high-dimension MMOPs. Specifically, the CoMMEA introduces two archives to the search process, and coevolves them simultaneously through effective knowledge transfer. The convergence archive assists the CoMMEA to quickly approaching the Pareto optimal front (PF). The knowledge of the converged solutions is then transferred to the diversity archive which utilizes the local convergence indicator and the $\epsilon$-dominance-based method to obtain global and local PSs effectively. Experimental results show that CoMMEA is competitive compared to seven state-of-the-art MMEAs on fifty-four complex MMOPs.
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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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在多目标优化中,一组具有各种功能的可扩展测试问题使研究人员可以调查和评估不同优化算法的能力,因此可以帮助他们设计和开发更有效,更有效的方法。现有的测试问题套件主要集中在所有目标彼此完全冲突的情况下。在这种情况下,目标空间中的M-Obigntive优化问题具有(M-1)维帕累托前沿。但是,在某些优化问题中,目标之间可能存在意外的特征,例如冗余。某些目标的冗余可能会导致具有堕落的帕累托正面的多物镜问题,即,$ m $ - 目标问题的帕累托正面的尺寸小于(M-1)。在本文中,我们系统地研究了退化的多目标问题。我们抽象了退化问题的三个一般特征,这些特征未在文献中进行制定和系统地研究。基于这些特征,我们提出了一组测试问题,以支持在具有冗余目标的情况下对多目标优化算法进行研究。据我们所知,这项工作是第一项明确提出退化问题的三个特征,从而使所得的测试问题的一般性具有一般性的特征,与为特定目的设计的现有测试问题相比(例如,可视化),则允许所得的测试问题。 )。
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传感器节点(SNS)的部署总是在无线传感器网络(WSN)的系统性能中起决定性作用。在这项工作中,我们提出了一种实用异构WSN的最佳部署方法,该方法可以深入了解可靠性和部署成本之间的权衡。具体而言,这项工作旨在提供SNS的最佳部署,以最大程度地提高覆盖率和连接学位,同时最大程度地减少整体部署成本。此外,这项工作充分考虑了SNS的异质性(即差异化的传感范围和部署成本)和三维(3-D)部署方案。这是一个多目标优化问题,非凸,多模态和NP-HARD。为了解决它,我们开发了一种新型的基于群体的多目标优化算法,称为竞争性多目标海洋掠食者算法(CMOMPA),其性能通过与十种其他多个多目标优化的全面比较实验验证算法。计算结果表明,在收敛性和准确性方面,CMOMPA优于他人,并且在多模式多目标优化问题上表现出卓越的性能。还进行了足够的模拟来评估基于CMOMPA的最佳SNS部署方法的有效性。结果表明,优化的部署可以平衡部署成本,感知可靠性和网络可靠性之间的权衡平衡。源代码可在https://github.com/inet-wzu/cmompa上找到。
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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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即使多模式的多目标多目标进化算法(MMOEA)旨在找到良好的解决方案,分布在所有本地最佳近似值集的多模式多模式多目标优化问题(MMOP)中,发现发现的风险是,发现的一组是一组。解决方案无法平稳导航,因为该解决方案属于各种壁ni,从而减少了决策者的见解。为了解决此问题,提出了一个新的mmoeA:多模式的B \'Ezier进化算法(MM-BEZEA),该算法产生近似集,涵盖单个利基市场并表现出固有的决策空间平稳性,因为它们由B \'参数化。Ezier曲线。MM-BEZEA结合了最近引入的bezea和Mo-Hillvallea背后的概念,以找到所有本地最佳近似集。当用线性帕累托套件上的MMOP上的MMOEAS MO_RING_PSO_SCD和MO-HILLVALLEA进行基准测试时,发现MM-BEZEA在最佳的HyperVolume方面表现最好。
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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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Recently, evolutionary multitasking (EMT) has been successfully used in the field of high-dimensional classification. However, the generation of multiple tasks in the existing EMT-based feature selection (FS) methods is relatively simple, using only the Relief-F method to collect related features with similar importance into one task, which cannot provide more diversified tasks for knowledge transfer. Thus, this paper devises a new EMT algorithm for FS in high-dimensional classification, which first adopts different filtering methods to produce multiple tasks and then modifies a competitive swarm optimizer to efficiently solve these related tasks via knowledge transfer. First, a diversified multiple task generation method is designed based on multiple filtering methods, which generates several relevant low-dimensional FS tasks by eliminating irrelevant features. In this way, useful knowledge for solving simple and relevant tasks can be transferred to simplify and speed up the solution of the original high-dimensional FS task. Then, a competitive swarm optimizer is modified to simultaneously solve these relevant FS tasks by transferring useful knowledge among them. Numerous empirical results demonstrate that the proposed EMT-based FS method can obtain a better feature subset than several state-of-the-art FS methods on eighteen high-dimensional datasets.
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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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许多现实世界优化问题,如工程最优设计,最终可以被建模为必须解决的相应多目标优化问题(MOPS),以获得近似帕累托最佳前端。基于分解(MOEA / D)的多目标进化算法被认为是解决MOP的明显有希望的方法。最近的研究表明,具有均匀重量载体的MoEA / D非常适合于普通帕累托最佳前端的拖把,但在多样性方面的性能通常会在解决带有不规则帕累托最佳方向时造成拖镜时劣化。以这种方式,通过该算法获得的解决方案集不能为决策者提供更合理的选择。为了有效地克服这一缺点,我们通过众所周知的Pascoletti-Serafini标定方法和多参考点的新策略提出了一种改进的MoA / D算法。具体地,该策略包括由等距分区和投影的技术产生的参考点的设置和调整组成。对于性能评估,将所提出的算法与现有的四个最先进的多目标进化算法进行比较,这些算法与各种类型的帕累托最优前锋和两个现实世界拖把的基准测试问题相比,包括舱口盖设计和火箭喷射器设计在工程优化中。根据实验结果,所提出的算法表现出比其他比较算法更好的分集性能。
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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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Network structure evolves with time in the real world, and the discovery of changing communities in dynamic networks is an important research topic that poses challenging tasks. Most existing methods assume that no significant change in the network occurs; namely, the difference between adjacent snapshots is slight. However, great change exists in the real world usually. The great change in the network will result in the community detection algorithms are difficulty obtaining valuable information from the previous snapshot, leading to negative transfer for the next time steps. This paper focuses on dynamic community detection with substantial changes by integrating higher-order knowledge from the previous snapshots to aid the subsequent snapshots. Moreover, to improve search efficiency, a higher-order knowledge transfer strategy is designed to determine first-order and higher-order knowledge by detecting the similarity of the adjacency matrix of snapshots. In this way, our proposal can better keep the advantages of previous community detection results and transfer them to the next task. We conduct the experiments on four real-world networks, including the networks with great or minor changes. Experimental results in the low-similarity datasets demonstrate that higher-order knowledge is more valuable than first-order knowledge when the network changes significantly and keeps the advantage even if handling the high-similarity datasets. Our proposal can also guide other dynamic optimization problems with great changes.
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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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网络体系结构设计的持续进步导致了各种具有挑战性的计算机视觉任务的深入学习取得的显着成就。同时,神经体系结构搜索(NAS)的开发提供了有前途的方法来自动化网络体系结构的设计,从而获得较低的预测错误。最近,深入学习的新兴应用程序方案提高了考虑多个设计标准的网络体系结构的更高需求:参数/浮点操作的数量以及推理延迟等。从优化的角度来看,涉及多个设计标准的NAS任务是本质上多目标优化问题。因此,采用进化的多目标优化(EMO)算法来解决它们是合理的。尽管如此,仍然存在一个明显的差距,将相关研究沿着这一途径限制:一方面,从优化的角度出发,缺乏NAS任务的一般问题。另一方面,在NAS任务上对EMO算法进行基准评估存在挑战。弥合差距:(i)我们将NAS任务制定为一般的多目标优化问题,并从优化的角度分析复杂特征; (ii)我们提出了一条端到端管道,称为$ \ texttt {evoxbench} $,以生成Emo算法的基准测试问题,以有效运行 - 无需GPU或Pytorch/tensorflow; (iii)我们实例化了两个测试套件,全面涵盖了两个数据集,七个搜索空间和三个硬件设备,最多涉及八个目标。基于上述内容,我们使用六种代表性的EMO算法验证了提出的测试套件,并提供了一些经验分析。 $ \ texttt {evoxBench} $的代码可从$ \ href {https://github.com/emi-group/evoxbench} {\ rm {there}} $。
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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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我们对两个单目标和两个多目标的全局全局优化算法进行了全面的全局灵敏度分析,作为算法配置问题。也就是说,我们研究了超参数对算法的直接效果和与其他超参数的效果的影响的影响质量。使用三种敏感性分析方法Morris LHS,Morris和Sobol,可以系统地分析协方差矩阵适应进化策略,差异进化,非主导的遗传算法III和多目标进化算法的可调型矩阵适应性进化策略,基于框架的分解,基于框架揭示,基于框架的遗传算法,超参数对抽样方法和性能指标的行为。也就是说,它回答了等问题,例如什么超参数会影响模式,它们的互动方式,相互作用的互动程度以及其直接影响程度。因此,超参数的排名表明它们的调整顺序,影响模式揭示了算法的稳定性。
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在本文中,我们提出了一种基于合作进化的可变分组方法,用于大规模多目标问题(LSMOPS),命名为链接测量最小化(LMM)。对于子问题优化阶段,提出了基于估计收敛点的高斯采样算子的混合NSGA-II。根据我们先前的研究,在变量分组阶段中,我们将可变分组问题视为组合优化问题,并且链接测量函数的设计基于非线性检查真实代码(LINC-R)的链接识别。我们将此变量分组方法扩展到LSMOPS。在子问题优化阶段,我们假设在帕累托前(PF)周围现有更好的解决方案的可能性更高。基于这一假设,我们估计每一代优化的收敛点,并在收敛点围绕收敛点进行高斯采样。具有良好客观价值的样本将参与优化作为精英。数值实验表明,我们的变量分组方法比某些流行的变量分组方法更好,并且混合NSGA-II具有多目标问题优化的广泛前景。
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影响最大化是挖掘社交网络深入信息的关键问题,该信息旨在选择从网络中选择种子以最大程度地增加受影响的节点的数量。为了评估种子套装的影响,现有的努力提出了拟议的代理模型(转换),以较低的计算成本来代替昂贵的蒙特卡洛模拟过程。这些基于网络先验知识的替代转换从各个角度引起具有相似特征的不同搜索行为。对于特定情况,用户很难先验确定合适的转换。在本文中,我们提出了一个多种转化的进化框架,以进行影响最大化(MTEFIM),并保证了融合保证,以利用替代转换的潜在相似性和独特的优势,并避免用户手动确定最合适的转换。在MTEFIM中,将多个转换同时优化为多个任务。每个转换均分配一个进化求解器。进行了MTEFIM的三个主要组成部分:1)根据不同人群的个人(种子集)重叠程度估算转化之间的潜在关系,2)根据转变关系,将个体转移到跨种群中,3)选择最终输出种子集,包含所有代理模型知识。 MTEFIM的有效性在基准和现实世界社交网络上得到了验证。实验结果表明,与几种流行的IM特异性方法相比,MTEFIM可以有效地利用跨多个转换的潜在转移知识,以实现高度竞争性能。可以在https://github.com/xiaofangxd/mtefim上访问MTEFIM的实现。
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