桁架优化可以制定为组合和多模态问题,其中定位不同的最佳设计允许从业者根据他们的偏好选择最佳设计。已经成功地应用了Bilevel优化以分别考虑拓扑和尺寸的拓扑和下层尺寸。我们介绍精确的枚举,以严格分析拓扑搜索空间,并删除对小问题的随机性。我们还提出了新颖性驱动的二元粒子群优化,以通过最大化新颖性来发现上层的新设计。对于较低的级别,我们采用可靠的进化优化器来解决问题的布局配置方面。我们考虑桁架优化问题实例,其中设计人员需要选择与练习代码约束的离散集中的条形大小。我们的实验研究表明,我们的方法优于目前最先进的方法,并获得多种高质量解决方案。
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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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计算响应表面模型的精确$ g $ - 最佳设计是一个困难的计算,在过去的两年中,通过算法开发获得了增量改进。这些最佳设计尚未在应用中被广泛考虑,部分原因是计算它们的困难和成本。文献中介绍了三种用于构建精确$ g $ - 最佳设计的主要算法:坐标交换(cexch),遗传算法(GA)和相对较新的$ g $ -optimar ($ g(i_ \ lambda)$ - cexch),部分是为了解决庞大的计算成本。粒子群优化(PSO)已在许多应用中实现了广泛的使用,但是迄今为止,尽管其广泛的成功,但在最佳设计问题中的应用相对较少。在本文中,我们开发了PSO的扩展,以使其适应最佳设计问题。然后,我们采用PSO来生成最佳设计,以覆盖$ k = 1、2、3、4、5 $设计因子,这是工业实验中常见的实验尺寸。我们将这些结果与过去二十年文献中发表的所有$ g $最佳设计进行了比较。由GA以$ k = 1、2、3 $因素生成的$ G $ - 最佳设计已经保持了14年的挑战。我们证明了PSO在这些情况下发现了改进的$ G $ - 最佳设计,并且它以与最先进的算法$ g(I_ \ lambda)$ -CEXCH相当的计算成本来实现。此外,我们表明PSO能够以$ k = 4,5 $的因素产生相等或更好的$ g $最佳设计。这些结果表明,PSO优于现有方法,可有效地生成高度$ G $最佳的设计。
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在这项工作中,我们提出了基于水平的学习群优化器(LLSO)的混合变体,用于解决大规模投资组合优化问题。我们的目标是最大程度地提高夏普比率的改良配方,但要受到基数,框和预算限制的影响。该算法涉及一个投影操作员同时处理这三个约束,并且由于重新平衡的约束,我们隐式控制交易成本。我们还引入了合适的确切惩罚功能来管理营业额约束。此外,我们开发了一个临时突变操作员,以在最高水平的群体中修改候选示例。实验结果使用三个大规模数据集,表明该过程的包含提高了解决方案的准确性。然后,与LLSO算法的其他变体和两种最先进的群体优化器进行了比较,指出了拟议求解器在勘探能力和溶液质量方面的出色性能。最后,我们使用MSCI世界指数的1119个成分的可投资库评估了过去五年中投资组合分配策略的盈利能力。
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在真实世界优化中,常见的是面对几个次级问题,互动和形成主要问题。子问题之间存在依赖性,使得不可能通过专注于一个组件来解决这样的问题。旅行小偷问题〜(TTP)属于此类别,由旅行销售人员问题〜(TSP)和背包问题〜(KP)形成。在本文中,我们通过优质多样性〜(QD)方法研究了TSP和KP的依赖性。 QD算法提供强大的工具,不仅可以获得高质量解决方案,还提供了在行为空间中的高性能解决方案的分布。我们使用众所周知的TSP和KP搜索操作员介绍基于Map-Elite的进化算法,将TSP和KP得分作为行为描述符。之后,我们进行全面的实验研究,表明使用应用于TTP的QD方法的有用性。首先,我们提供有关TSP / KP行为空间中高质量TTP解决方案的见解。之后,我们表明,通过使用我们的QD方法可以获得更好的TTP解决方案,并显示它可以改善用于在文献中基准测试的广泛TTP实例的最佳已知解决方案。
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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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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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最近,已经开发了不同的进化计算方法,该方法为给定优化问题生成了一组高质量的解决方案。许多研究都认为多样性1)是探索行为空间(质量多样性)或2)以增加解决方案的结构差异(进化多样性优化)的平均值。在这项研究中,我们引入了一种共同进化算法,以同时探索多组分旅行小偷问题的两个空间。结果表明,与文献的基线进化多样性算法相比,共同进化算法具有明显更高多样性的能力。
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The JPEG standard is widely used in different image processing applications. One of the main components of the JPEG standard is the quantisation table (QT) since it plays a vital role in the image properties such as image quality and file size. In recent years, several efforts based on population-based metaheuristic (PBMH) algorithms have been performed to find the proper QT(s) for a specific image, although they do not take into consideration the user's opinion. Take an android developer as an example, who prefers a small-size image, while the optimisation process results in a high-quality image, leading to a huge file size. Another pitfall of the current works is a lack of comprehensive coverage, meaning that the QT(s) can not provide all possible combinations of file size and quality. Therefore, this paper aims to propose three distinct contributions. First, to include the user's opinion in the compression process, the file size of the output image can be controlled by a user in advance. Second, to tackle the lack of comprehensive coverage, we suggest a novel representation. Our proposed representation can not only provide more comprehensive coverage but also find the proper value for the quality factor for a specific image without any background knowledge. Both changes in representation and objective function are independent of the search strategies and can be used with any type of population-based metaheuristic (PBMH) algorithm. Therefore, as the third contribution, we also provide a comprehensive benchmark on 22 state-of-the-art and recently-introduced PBMH algorithms on our new formulation of JPEG image compression. Our extensive experiments on different benchmark images and in terms of different criteria show that our novel formulation for JPEG image compression can work effectively.
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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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在处理机器人技术,游戏和组合优化等领域的问题时,质量多样性(QD)算法已被证明非常成功。它们的目的是最大程度地提高基本问题所谓行为空间不同区域的解决方案的质量。在本文中,我们应用QD范式来模拟背包问题上的动态编程行为,并提供对QD算法的第一个运行时分析。我们证明他们能够在预期的伪多项式时间内计算最佳解决方案,并揭示导致完全多项式随机近似方案(FPRAS)的参数设置。我们的实验研究根据在行为空间中构建的解决方案以及获得最佳解决方案所需的运行时评估了经典基准集的不同方法。
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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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大多数现实世界中的问题本质上都是多模式,由多个最佳值组成。多模式优化定义为找到函数的多个全局和局部优化(与单个解决方案相反)的过程。它使用户可以根据需要在不同的解决方案之间切换,同时仍保持最佳系统性能。基于经典梯度的方法未能用于优化问题,因为目标函数是不连续的或不可差的。与需要多个重新启动的经典优化技术相比,进化算法(EAS)能够在单个算法运行中以单个算法运行中的多个解决方案找到多个解决方案,以找到不同的解决方案。因此,已经提出了一些EA来解决此类问题。但是,差异进化(DE)算法是一种基于人群的启发式方法,可以解决此类优化问题,并且可以易于实施。多模式优化问题(MMOP)的潜在挑战是有效地搜索功能空间以准确地定位大多数峰。优化问题可能是最大程度地减少或最大化给定的目标函数,我们旨在解决本研究中多模式功能的最大化问题。因此,我们提出了一种称为增强对立差异进化(EODE)算法的算法来求解MMOP。拟议的算法已在IEEE进化计算(CEC)2013基准功能上进行了测试,并且与现有的最新方法相比,它取得了竞争性结果。
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随着智能设备产生的数据快速增长以及物联网(IoT)时代的处理需求的指数激增,资源丰富的云中心已被用来应对这些挑战。为了减轻云中心的负担,边缘云计算卸载成为一个有前途的解决方案,因为通过将计算任务从云到边缘设备缩小计算任务可以改善性能和服务质量(QOS),从而缩短了数据源和计算之间的接近度。已经提出了几种Edge-Cloud计算卸载的优化模型,以考虑计算成本和异质通信成本。但是,没有共同考虑几个重要因素,例如任务的异质性,节点之间的负载平衡以及计算任务所产生的利润,这导致了本文提出的PECCO的利润和面向成本的计算。考虑到该模型本质上很难并且优化目标是无可分析的,我们提出了改进的蛾式优化器PECCO-MFI,该pecco-MFI解决了原始的moth-flame优化器的某些缺陷,并将其集成在边缘环境下。在优化边缘云环境下提议的任务卸载模型时,进行了全面的实验,以验证所提出的方法的出色性能。
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在这项研究中,我们解决了有关粒子群优化应用以生成最佳设计的应用的现有缺陷。我们介绍了一项大型计算机研究的结果,在该研究中,我们可以在PSO上构建PSO的效率和功效,以生成高质量的候选设计,以针对工业从业者常见的小型外观反应表面场景。展示并推荐了PSO的首选版本。此外,与流行的局部优化器(例如坐标交换)相反,PSO也证明,即使在一次运行中,也可以以较小的计算成本生成具有较大概率的高效设计。因此,对于更多的从业者采用和使用PSO作为生成候选实验设计的工具似乎有益。
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我们继续研究遗传算法(GA)在组合优化问题上,候选解决方案需要满足平衡性约束。已经观察到,临时交叉和突变操作员授予的搜索空间大小的减小通常不会转化为GA性能的实质性改善。尽管怀疑平衡的代表可能会产生更不规则的健身景观,但仍然没有明确的解释,尽管该景观可能会更难以使GA融合到全球最佳距离。在本文中,我们通过将局部搜索步骤添加到具有平衡运算符的GA,并使用它来进化高度非线性平衡的布尔功能,从而调查此问题。特别是,我们围绕两个研究问题组织了实验,即如果本地搜索(1)提高了GA的收敛速度,并且(2)降低了人口多样性。令人惊讶的是,尽管我们的结果肯定地回答了第一个问题,但他们还表明,添加本地搜索实际上\ emph {增加}人口中个人之间的多样性。我们将这些发现与有关布尔功能问题的健身景观分析的最新结果联系起来。
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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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野火是一种高度普遍的多毒环境现象。这种现象的影响包括人类损失,环境破坏和高昂的经济成本。为了减轻这些效果,已经开发了几个计算机模拟系统,以根据一组输入参数预测火灾行为,也称为场景(风速和方向;温度;等)。但是,由于未知的变量值的不确定性,模拟的结果通常具有高度的误差,因为它们尚不清楚,或者由于其测量可能是不精确,错误或无法实时执行的。先前的工作提出了多种结果的组合,以减少这种不确定性。最先进的方法基于并行优化策略,该策略使用健身函数来指导所有可能场景之间的搜索。尽管这些方法显示了预测质量的改善,但它们具有与用于选择场景的算法有关的一些局限性。为了克服这些局限性,在这项工作中,我们建议应用新颖性搜索范式,该范围取代了目标函数的量度,以衡量所找到的解决方案的新颖性,这使搜索可以与彼此不同的行为不断生成解决方案。这种方法避免了本地Optima,并且可能能够找到有用的解决方案,而其他算法很难或无法找到。与现有方法一样,该提案也可以适用于其他传播模型(洪水,雪崩或滑坡)。
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最近,我们强调了一个基本问题,该问题被认为是混淆算法优化的,即\ textit {Confing}与目标函数的目标。即使前者的定义很好,后者也可能并不明显,例如,在学习一种策略来导航迷宫以找到目标(客观)时,有效的目标函数\ textit {评估}策略可能不是一个简单的功能到目标的距离。我们建议自动化可能发现良好的目标功能的手段 - 此处得到的建议。我们提出\ textbf {s} iolution \ textbf {a} nd \ textbf {f} itness \ textbf {e} volution(\ textbf {safe}),a \ textit {comensalistic} coovolutionary algorithm候选解决方案和一系列候选目标功能。作为此概念原理的证明,我们表明安全不仅成功地发展了机器人迷宫领域内的解决方案,而且还可以在进化过程中衡量解决方案质量所需的目标函数。
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