可持续消费旨在最大限度地减少使用服务和产品的环境和社会影响。服务和产品的过度消耗导致潜在的自然资源耗尽和社会不平等,因为对商品和服务的访问变得更具挑战性。在日常生活中,一个人可以通过大大改变他们的生活方式选择并可能违背其个人价值观或愿望来实现更可持续的购买。相反,实现可持续消费,同时考虑个人价值观是一个更复杂的任务,因为在努力满足环境和个人目标时出现潜在的权衡。本文重点介绍了推荐系统的价值敏感设计,使消费者能够在尊重其个人价值观的同时提高购物的可持续性。可持续消费的价值敏感建议被形式化为多目标优化问题,每个目标都代表不同的可持续性目标和个人价值。新颖和现有的多目标算法计算解决此问题的解决方案。该解决方案被提出为消费者的个性化可持续篮子建议。这些建议在合成数据集中进行了评估,其中包括来自相关科学和组织报告的三个建立的现实数据集。合成数据集包含有关产品价格,营养价值和环境影响指标的定量数据,例如温室气体排放和水占地面积。推荐的篮子与消费者购买的篮子高度相似,并与可持续发展目标和与健康,支出和品味相关的个人价值观对齐。即使消费者只接受一小部分建议,也观察到环境影响的相当大降低。
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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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Explicitly accounting for uncertainties is paramount to the safety of engineering structures. Optimization which is often carried out at the early stage of the structural design offers an ideal framework for this task. When the uncertainties are mainly affecting the objective function, robust design optimization is traditionally considered. This work further assumes the existence of multiple and competing objective functions that need to be dealt with simultaneously. The optimization problem is formulated by considering quantiles of the objective functions which allows for the combination of both optimality and robustness in a single metric. By introducing the concept of common random numbers, the resulting nested optimization problem may be solved using a general-purpose solver, herein the non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II). The computational cost of such an approach is however a serious hurdle to its application in real-world problems. We therefore propose a surrogate-assisted approach using Kriging as an inexpensive approximation of the associated computational model. The proposed approach consists of sequentially carrying out NSGA-II while using an adaptively built Kriging model to estimate the quantiles. Finally, the methodology is adapted to account for mixed categorical-continuous parameters as the applications involve the selection of qualitative design parameters as well. The methodology is first applied to two analytical examples showing its efficiency. The third application relates to the selection of optimal renovation scenarios of a building considering both its life cycle cost and environmental impact. It shows that when it comes to renovation, the heating system replacement should be the priority.
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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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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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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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超参数优化构成了典型的现代机器学习工作流程的很大一部分。这是由于这样一个事实,即机器学习方法和相应的预处理步骤通常只有在正确调整超参数时就会产生最佳性能。但是在许多应用中,我们不仅有兴趣仅仅为了预测精度而优化ML管道;确定最佳配置时,必须考虑其他指标或约束,从而导致多目标优化问题。由于缺乏知识和用于多目标超参数优化的知识和容易获得的软件实现,因此通常在实践中被忽略。在这项工作中,我们向读者介绍了多个客观超参数优化的基础知识,并激励其在应用ML中的实用性。此外,我们从进化算法和贝叶斯优化的领域提供了现有优化策略的广泛调查。我们说明了MOO在几个特定ML应用中的实用性,考虑了诸如操作条件,预测时间,稀疏,公平,可解释性和鲁棒性之类的目标。
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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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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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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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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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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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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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Machine learning methods have been used to accelerate the molecule optimization process. However, efficient search for optimized molecules satisfying several properties with scarce labeled data remains a challenge for machine learning molecule optimization. In this study, we propose MOMO, a multi-objective molecule optimization framework to address the challenge by combining learning of chemical knowledge with Pareto-based multi-objective evolutionary search. To learn chemistry, it employs a self-supervised codec to construct an implicit chemical space and acquire the continues representation of molecules. To explore the established chemical space, MOMO uses multi-objective evolution to comprehensively and efficiently search for similar molecules with multiple desirable properties. We demonstrate the high performance of MOMO on four multi-objective property and similarity optimization tasks, and illustrate the search capability of MOMO through case studies. Remarkably, our approach significantly outperforms previous approaches in optimizing three objectives simultaneously. The results show the optimization capability of MOMO, suggesting to improve the success rate of lead molecule optimization.
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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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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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Technical indicators use graphic representations of data sets by applying various mathematical formulas to financial time series of prices. These formulas comprise a set of rules and parameters whose values are not necessarily known and depend on many factors: the market in which it operates, the size of the time window, and others. This paper focuses on the real-time optimization of the parameters applied for analyzing time series of data. In particular, we optimize the parameters of technical and financial indicators and propose other applications, such as glucose time series. We propose the combination of several Multi-objective Evolutionary Algorithms (MOEAs). Unlike other approaches, this paper applies a set of different MOEAs, collaborating to construct a global Pareto Set of solutions. Solutions for financial problems seek high returns with minimal risk. The optimization process is continuous and occurs at the same frequency as the investment time interval. This technique permits the application of non-dominated solutions obtained with different MOEAs simultaneously. Experimental results show that this technique increases the returns of the commonly used Buy \& Hold strategy and other multi-objective strategies, even for daily operations.
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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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某人如何分配时间对他们的健康和福祉很重要。在本文中,我们展示了如何通过优化时间使用时间来使用进化算法来促进健康和福祉。根据来自大型人群儿童队列的数据,我们设计健身功能来解释健康结果并引入可行时间计划的限制。然后,我们研究了进化算法的性能,以优化具有不同日期结构的假设儿童的四个个人健康结果的时间使用。随着四个健康结果正在争夺时间分配,我们研究如何以多目标优化问题的形式同时优化多个健康结果。我们使用进化多目标算法优化了一周的时间使用计划,并指出在不同的健康结果方面可以实现的权衡。
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