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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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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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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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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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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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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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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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}} $。
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在本文中,我们提出了一种基于合作进化的可变分组方法,用于大规模多目标问题(LSMOPS),命名为链接测量最小化(LMM)。对于子问题优化阶段,提出了基于估计收敛点的高斯采样算子的混合NSGA-II。根据我们先前的研究,在变量分组阶段中,我们将可变分组问题视为组合优化问题,并且链接测量函数的设计基于非线性检查真实代码(LINC-R)的链接识别。我们将此变量分组方法扩展到LSMOPS。在子问题优化阶段,我们假设在帕累托前(PF)周围现有更好的解决方案的可能性更高。基于这一假设,我们估计每一代优化的收敛点,并在收敛点围绕收敛点进行高斯采样。具有良好客观价值的样本将参与优化作为精英。数值实验表明,我们的变量分组方法比某些流行的变量分组方法更好,并且混合NSGA-II具有多目标问题优化的广泛前景。
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了解多目标进化算法(MOEAS)的搜索动力学仍然是一个开放的问题。本文扩展了最新的基于网络的工具,即搜索轨迹网络(STNS),以模拟MOEAS的行为。我们的方法使用分解的想法,其中多物原理问题转化为几个单目标问题。我们证明,使用10个连续的基准问题和3个目标,可以使用STN来模拟和区分两种流行的多目标算法MOEA/D和NSGA-II的搜索行为。我们的发现表明,我们可以使用STN进行算法分析来提高对MOEAS的理解。
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贝叶斯全球优化(BGO)是一种有效的替代辅助技术,用于涉及昂贵评估的问题。可以使用并行技术在一次迭代中评估真实昂贵的目标功能以增加执行时间。一种有效而直接的方法是设计一种采集函数,可以在一次迭代中评估多个解决方案浴的性能,而不是单点/解决方案。本文提出了\ emph {改进的概率}(poi)的五个替代方案,其中有多个点(q-poi)用于多目标贝叶斯全局优化(MOBGO),从而考虑了多个点之间的协方差。提供了所有提出的Q-POIS的精确计算公式和蒙特卡洛近似算法。基于与帕累托 - 前相关的多个点的分布,研究了五个Q-POI的位置依赖性行为。此外,将五个Q-Pois与其他二十个生物目标基准上的其他九个最先进的杂物算法进行了比较。进行了各种基准的经验实验,以证明两个贪婪的Q-Pois($ \ kpoi _ {\ mbox {\ mbox {best}} $和$ \ kpoi _ {\ kpoi _ {\ mbox {all}} $)在低维问题上以及两个探索性Q-Pois($ \ kpoi _ {\ mbox {one}} $和$ \ kpoi _ {\ mbox {worst}} $)在难以实现的高维问题上具有难以适应的帕雷托前界。
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A hybrid framework combining the branch and bound method with multiobjective evolutionary algorithms is proposed for nonconvex multiobjective optimization. The hybridization exploits the complementary character of the two optimization strategies. A multiobjective evolutionary algorithm is intended for inducing tight lower and upper bounds during the branch and bound procedure. Tight bounds such as the ones derived in this way can reduce the number of subproblems that have to be solved. The branch and bound method guarantees the global convergence of the framework and improves the search capability of the multiobjective evolutionary algorithm. An implementation of the hybrid framework considering NSGA-II and MOEA/D-DE as multiobjective evolutionary algorithms is presented. Numerical experiments verify the hybrid algorithms benefit from synergy of the branch and bound method and multiobjective evolutionary algorithms.
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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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在某些研究中,无限的外部存档已用于存储通过进化多目标优化算法发现的所有非主导溶液。已经表明,从存储解决方案中选择的溶液子集通常比最终人群更好。但是,无限档案的使用并不总是现实的。当检查的解决方案数量很大时,我们必须预先指定存档尺寸。在这项研究中,我们检查了存档大小对三个方面的影响:(i)选定的最终解决方案集的质量,(ii)存档维护和最终解决方案集的总计算时间,以及(iii)所需的内存大小。毫不奇怪,存档尺寸的增加可提高最终解决方案集质量。有趣的是,中型存档的总计算时间比小型档案和庞大的档案库(例如,无限档案)大得多。为了减少计算时间,我们检查了两个想法:仅在后代进行定期档案更新和存档。与每一代更新档案库相比,第一个想法可以使用较短的计算时间以略有增加的记忆尺寸来获得几乎相同的最终解决方案设置质量。第二个想法大大减少了计算时间,而最终解决方案集质量的成本略有恶化。 Based on our experimental results, some suggestions are given about how to appropriately choose an archiving strategy and an archive size.
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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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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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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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通过维护大人物和更新每一代的少量解决方案,资源分配方法(RA)提高了MoA / D的性能。然而,关于RA的大多数研究通常集中在不同资源分配指标的性质上。因此,它仍然不确定主要因素,导致MOEA / D的性能增量。本研究调查了MOEA / D在广泛的MOP中的部分更新策略的影响,以产生MOEA / D与部分更新和MOEA / D具有小于人口尺寸和大群大小的洞察的见解。考虑到他们最终近似帕累托集,随时超大绩效,达到地区和独特非主导解决方案的地区的深入分析,对人口动态行为进行了深入的分析。我们的结果表明,具有部分更新的MOEA / D与MOEA / D具有小于人口大小的MOEA / D的搜索进行了进展,并探讨了人口大小的MOEA / D.具有部分更新的MoA / D可以减轻与人口大小选择相关的常见问题,并在大多数爆模中具有更好的收敛速度,如HyperVotume和唯一非主导解决方案的数量结果所示,随时性能和经验验证功能表示。
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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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