到目前为止，景观感知算法选择方法主要依靠景观特征提取作为预处理步骤，而与投资组合中优化算法的执行无关。这引入了许多实用应用的计算成本的重要开销，因为通过采样和评估手头的问题实例提取和计算功能，与优化算法在其搜索轨迹中所执行的功能类似。如Jankovic等人所建议的。 （EVOAPPS 2021），基于轨迹的算法选择可以通过从求解器在优化过程中对求解器进行采样和评估的点来计算景观特征来规避昂贵的特征提取问题。以这种方式计算的功能用于训练算法性能回归模型，然后在该模型上构建每运行算法选择器。在这项工作中，我们将基于轨迹的方法应用于五种算法的投资组合。我们研究了在固定的功能评估预算之后预测不同算法性能的情况下，性能回归和算法选择模型的质量和准确性。我们依靠使用相同功能评估的上述预算的一部分计算出的问题实例的景观特征。此外，我们考虑一次在求解器之间切换一次的可能性，这要求它们要热身启动，即当我们切换时，第二求解器继续使用第一个求解器收集的信息来继续适当地初始化优化过程。在这种新背景下，我们展示了基于轨迹的每算法选择的有前途的表现，并启动了温暖。

每种算法选择旨在为给定的问题实例和给定的性能标准推荐一种或几种合适的算法，这些算法有望在特定设置中表现良好。选择是经典的离线完成的，使用有关问题实例或在专用功能提​​取步骤中从实例中提取的功能的公开可用信息。这忽略了算法在优化过程中积累的有价值的信息。在这项工作中，我们提出了一种替代性的在线算法选择方案，我们每次算法选择该方案。在我们的方法中，我们使用默认算法启动优化，在经过一定数量的迭代之后，从该初始优化器的观察到的轨迹中提取实例功能，以确定是否切换到另一个优化器。我们使用CMA-E作为默认求解器测试这种方法，以及六个不同优化器的投资组合作为可切换的潜在算法。与其他关于在线人均算法选择的最新工作相反，我们使用在第一个优化阶段累积的信息进行了第二个优化器。我们表明，我们的方法的表现优于静态算法选择。我们还基于探索性景观分析和分别对CMA-ES内部状态变量的探索性景观分析和时间序列分析进行比较。我们表明，这两种功能集的组合为我们的测试用例提供了最准确的建议，该建议是从可可平台的BBOB功能套件和Nevergrad平台的Yabbob Suite中获取的。

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。

Benchmarking is a key aspect of research into optimization algorithms, and as such the way in which the most popular benchmark suites are designed implicitly guides some parts of algorithm design. One of these suites is the black-box optimization benchmarking (BBOB) suite of 24 single-objective noiseless functions, which has been a standard for over a decade. Within this problem suite, different instances of a single problem can be created, which is beneficial for testing the stability and invariance of algorithms under transformations. In this paper, we investigate the BBOB instance creation protocol by considering a set of 500 instances for each BBOB problem. Using exploratory landscape analysis, we show that the distribution of landscape features across BBOB instances is highly diverse for a large set of problems. In addition, we run a set of eight algorithms across these 500 instances, and investigate for which cases statistically significant differences in performance occur. We argue that, while the transformations applied in BBOB instances do indeed seem to preserve the high-level properties of the functions, their difference in practice should not be overlooked, particularly when treating the problems as box-constrained instead of unconstrained.

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。

自动化封路计优化（HPO）已经获得了很大的普及，并且是大多数自动化机器学习框架的重要成分。然而，设计HPO算法的过程仍然是一个不系统和手动的过程：确定了现有工作的限制，提出的改进是 - 即使是专家知识的指导 - 仍然是一定任意的。这很少允许对哪些算法分量的驾驶性能进行全面了解，并且承载忽略良好算法设计选择的风险。我们提出了一个原理的方法来实现应用于多倍性HPO（MF-HPO）的自动基准驱动算法设计的原则方法：首先，我们正式化包括的MF-HPO候选的丰富空间，但不限于普通的HPO算法，然后呈现可配置的框架覆盖此空间。要自动和系统地查找最佳候选者，我们遵循通过优化方法，并通过贝叶斯优化搜索算法候选的空间。我们挑战是否必须通过执行消融分析来挑战所发现的设计选择或可以通过更加天真和更简单的设计。我们观察到使用相对简单的配置，在某些方式中比建立的方法更简单，只要某些关键配置参数具有正确的值，就可以很好地执行得很好。

算法选择向导是有效且通用的工具，它们会自动选择有关该问题和可用计算资源的高级信息的优化算法，例如决策变量的数量和类型，最大程度的评估数量，并行评估等。艺术算法选择向导很复杂且难以改进。我们在这项工作中建议使用自动配置方法来通过找到构成它们的算法的更好配置来改善其性能。特别是，我们使用精英迭代赛车（IRACE）来找到特定人工基准测试的CMA配置，这些基准取代了Nevergrad平台提供的NGOPT向导中当前使用的手工制作的CMA配置。我们详细讨论了IRACE的设置，目的是生成在每个基准内的各种问题实例集合中都可以正常工作的配置。我们的方法也提高了NGOPT向导的性能，即使在不属于Irace的一部分的基准套件上。

基准和性能分析在理解迭代优化启发式（IOHS）的行为中发挥着重要作用，例如本地搜索算法，遗传和进化算法，贝叶斯优化算法等。然而，这项任务涉及手动设置，执行和分析实验单独的基础，这是艰苦的，可以通过通用和设计精心设计的平台来缓解。为此，我们提出了Iohanalyzer，一种用于分析，比较和可视化IOH的性能数据的新用户友好的工具。在R和C ++中实现，Iohanalyzer是完全开源的。它可以在Cran和GitHub上获得。 Iohanalyzer提供有关固定目标运行时间的详细统计信息以及具有实际值的Codomain，单目标优化任务的基准算法的固定预算性能。例如，在多个基准问题上的性能聚合是可能的，例如以经验累积分布函数的形式。 Iohanalyzer在其他性能分析包上的主要优点是其高度交互式设计，允许用户指定对其实验最有用的性能测量，范围和粒度，以及不仅分析性能迹线，还可以分析演变动态状态参数。 Iohanalyzer可以直接从主基准平台处理性能数据，包括Coco平台，JOVERRAD，SOS平台和iohExperenter。提供R编程接口，供用户更倾向于对实现的功能进行更精细的控制。

高参数优化（HPO）是用于实现峰值预测性能的机器学习模型的关键组成部分。尽管在过去几年中提出了许多HPO的方法和算法，但在照明和检查这些黑盒优化问题的实际结构方面几乎没有取得进展。探索性景观分析（ELA）集成了一组技术，可用于获得有关未知优化问题的特性的知识。在本文中，我们评估了30个HPO问题的五个不同的黑盒优化器的性能，其中包括在10个不同数据集中训练的XGBoost学习者的两维连续搜索空间。这与对黑框优化基准（BBOB）对360个问题实例进行评估的相同优化器的性能形成鲜明对比。然后，我们计算HPO和BBOB问题上的ELA特征，并检查相似性和差异。 ELA特征空间中HPO和BBOB问题的聚类分析使我们能够确定HPO问题与结构元级别上的BBOB问题相比。我们确定了与ELA特征空间中HPO问题接近的BBOB问题的子集，并表明优化器性能在这两组基准问题上相似。我们重点介绍了ELA对HPO的公开挑战，并讨论了未来研究和应用的潜在方向。

石油场和地震成像的储层模拟被称为石油和天然气（O＆G）行业中高性能计算（HPC）最苛刻的工作量。模拟器数值参数的优化起着至关重要的作用，因为它可以节省大量的计算工作。最先进的优化技术基于运行大量模拟，特定于该目的，以找到良好的参数候选者。但是，在时间和计算资源方面，使用这种方法的成本高昂。这项工作提出了金枪鱼，这是一种新方法，可增强使用性能模型的储层流仿真的最佳数值参数的搜索。在O＆G行业中，通常使用不同工作流程中的模型合奏来减少与预测O＆G生产相关的不确定性。我们利用此类工作流程中这些合奏的运行来从每个模拟中提取信息，并在其后续运行中优化数值参数。为了验证该方法，我们在历史匹配（HM）过程中实现了它，该过程使用Kalman滤波器算法来调整储层模型的集合以匹配实际字段中观察到的数据。我们从许多具有不同数值配置的模拟中挖掘了过去的执行日志，并根据数据提取的功能构建机器学习模型。这些功能包括储层模型本身的属性，例如活动单元的数量，即模拟行为的统计数据，例如线性求解器的迭代次数。采样技术用于查询甲骨文以找到可以减少经过的时间的数值参数，而不会显着影响结果的质量。我们的实验表明，预测可以平均将HM工作流程运行时提高31％。

HyperParamter Tuning是机器学习中最耗时的部分之一：必须评估大量不同的超参数设置的性能以找到最佳的零件。尽管存在最小化所需评估数量的现代优化算法，但单个设置的评估仍然是昂贵的：使用重采样技术，机器学习方法必须安装在不同训练数据集上的固定数量的$ k $次。作为用于设置设置的估算器，使用$ k $ fits的相应平均值。在不到$ k $重新采样的迭代后，可以丢弃许多超代域设置，因为它们已经明显不如高的执行设置。然而，在实践中，通常进行重采样直到最终，浪费大量的计算工作。我们建议使用顺序测试程序来最小化重采样迭代的数量来检测下参数设置。为此，我们首先分析重采样错误的分布，我们会发现，日志正态分布是有前途的。之后，我们构建了假设此分发的顺序测试程序。该顺序测试过程在随机搜索算法内使用。在一些现实数据情况下，我们将标准随机搜索与增强的顺序随机搜索进行比较。可以证明，顺序随机搜索能够找到相对的良好的超参数设置，但是，找到这些设置所需的计算时间大致减半。

自动化机器学习（AutomL）的基本任务是在给定数据集中自动查找流量的流水线的问题。此问题已通过贝叶斯优化，语法族遗传算法和树搜索算法等复杂的黑盒优化技术来解决了这个问题。大多数当前方法都是通过假设优化分离的管道的组分可以产生次优效果。我们展示了天真的Automl，这一方法确实如此：它可以在隔离中优化预定义的流水线方案的不同算法。最后返回的管道通过仅采用每个插槽的最佳算法获得。孤立的优化导致大幅减少的搜索空间，并且令人惊讶地，这种方法产生比目前最先进的优化器的相当且有时更好的性能。

为了实现峰值预测性能，封路计优化（HPO）是机器学习的重要组成部分及其应用。在过去几年中，HPO的有效算法和工具的数量大幅增加。与此同时，社区仍缺乏现实，多样化，计算廉价和标准化的基准。这是多保真HPO方法的情况。为了缩短这个差距，我们提出了HPoBench，其中包括7个现有和5个新的基准家庭，共有100多个多保真基准问题。 HPobench允许以可重复的方式运行该可扩展的多保真HPO基准，通过隔离和包装容器中的各个基准。它还提供了用于计算实惠且统计数据的评估的代理和表格基准。为了展示HPoBench与各种优化工具的广泛兼容性，以及其有用性，我们开展了一个来自6个优化工具的13个优化器的示例性大规模研究。我们在这里提供HPobench：https://github.com/automl/hpobench。

尽管加权套索回归具有吸引力的统计保障，但由于其复杂的搜索空间，通常避免了已有数千个Quand参与的。另一方面，具有用于黑盒功能的高维HPO方法的最新进展表明，高维应用确实可以有效地优化。尽管这一初步成功，但高维HPO方法通常应用于具有适度数量的合成问题，这些尺寸限制了其对科学和工程应用的影响。为了解决这一限制，我们提出了一个新的基准套件，这是一个在卢赛社区中的一个重要的开放研究主题量身定制的，这是加权套索回归。 Lassobench由受良好控制的合成设置（样本，SNR，环境和有效维度以及多维保真度）和现实世界数据集组成的基准，这使得能够利用许多HPO算法来改进和扩展到高维设置。我们评估了5种最先进的HPO方法和3个基线，并表明贝叶斯优化可以改善通常用于稀疏回归的方法，同时突出显示这些框架在非常高的框架中的限制。值得注意的是，贝叶斯优化分别将60,100,300和1000个尺寸问题的卢斯基线分别改善了45.7％，19.2％，19.7％和15.5％。

比较不同的汽车框架是具有挑战性的，并且经常做错了。我们引入了一个开放且可扩展的基准测试，该基准遵循最佳实践，并在比较自动框架时避免常见错误。我们对71个分类和33项回归任务进行了9个著名的自动框架进行了详尽的比较。通过多面分析，评估模型的准确性，与推理时间的权衡以及框架失败，探索了自动框架之间的差异。我们还使用Bradley-terry树来发现相对自动框架排名不同的任务子集。基准配备了一个开源工具，该工具与许多自动框架集成并自动化经验评估过程端到端：从框架安装和资源分配到深入评估。基准测试使用公共数据集，可以轻松地使用其他Automl框架和任务扩展，并且具有最新结果的网站。

由于其样本效率，贝叶斯优化（BO）已成为处理昂贵的黑匣子优化问题的流行方法，如Quand参数优化（HPO）。最近的实证实验表明，HPO问题的损失景观往往比以前假设的良好良好，即，在最佳的单模和凸起的情况下，如果它可以专注于那些有前途的当地地区，BO框架可能会更有效。在本文中，我们提出了船舶，这是一种双阶段方法，它针对中型配置空间量身定制，因为许多HPO问题中的一个遇到。在第一阶段，我们建立一个可扩展的全球代理模型，随机森林来描述整体景观结构。此外，我们通过上级树结构上的自下而上的方法选择有希望的次区域。在第二阶段，利用该子区域中的本地模型来建议接下来进行评估。实证实验表明，鲍威能够利用典型的HPO问题的结构，并特别吻合来自合成功能和HPO的中型问题。

In this study, we consider simulation-based worst-case optimization problems with continuous design variables and a finite scenario set. To reduce the number of simulations required and increase the number of restarts for better local optimum solutions, we propose a new approach referred to as adaptive scenario subset selection (AS3). The proposed approach subsamples a scenario subset as a support to construct the worst-case function in a given neighborhood, and we introduce such a scenario subset. Moreover, we develop a new optimization algorithm by combining AS3 and the covariance matrix adaptation evolution strategy (CMA-ES), denoted AS3-CMA-ES. At each algorithmic iteration, a subset of support scenarios is selected, and CMA-ES attempts to optimize the worst-case objective computed only through a subset of the scenarios. The proposed algorithm reduces the number of simulations required by executing simulations on only a scenario subset, rather than on all scenarios. In numerical experiments, we verified that AS3-CMA-ES is more efficient in terms of the number of simulations than the brute-force approach and a surrogate-assisted approach lq-CMA-ES when the ratio of the number of support scenarios to the total number of scenarios is relatively small. In addition, the usefulness of AS3-CMA-ES was evaluated for well placement optimization for carbon dioxide capture and storage (CCS). In comparison with the brute-force approach and lq-CMA-ES, AS3-CMA-ES was able to find better solutions because of more frequent restarts.

在开发和分析新的高参数优化方法时，在经过良好策划的基准套件上进行经验评估和比较至关重要。在这项工作中，我们提出了一套新的具有挑战性和相关的基准问题，这些问题是由此类基准测试的理想属性和要求所激发的。我们新的基于替代物的基准集合包含14个方案，这些方案总共构成了700多个多保体超参数优化问题，所有这些方案都可以实现多目标超参数优化。此外，我们从经验上将基于替代物的基准测试与更广泛的表格基准进行了比较，并证明后者可能会在HPO方法的性能排名中产生不忠实的结果。我们检查并比较了根据定义要求的基准收集，并提出了一个单目标和多目标基准套件，我们在基准实验中比较了7个单目标和7个多目标优化器。我们的软件可从[https://github.com/slds-lmu/yahpo_gym]获得。

我们介绍了数据科学预测生命周期中各个阶段开发和采用自动化的技术和文化挑战的说明概述，从而将重点限制为使用结构化数据集的监督学习。此外，我们回顾了流行的开源Python工具，这些工具实施了针对自动化挑战的通用解决方案模式，并突出了我们认为进步仍然需要的差距。

Algorithms that involve both forecasting and optimization are at the core of solutions to many difficult real-world problems, such as in supply chains (inventory optimization), traffic, and in the transition towards carbon-free energy generation in battery/load/production scheduling in sustainable energy systems. Typically, in these scenarios we want to solve an optimization problem that depends on unknown future values, which therefore need to be forecast. As both forecasting and optimization are difficult problems in their own right, relatively few research has been done in this area. This paper presents the findings of the ``IEEE-CIS Technical Challenge on Predict+Optimize for Renewable Energy Scheduling," held in 2021. We present a comparison and evaluation of the seven highest-ranked solutions in the competition, to provide researchers with a benchmark problem and to establish the state of the art for this benchmark, with the aim to foster and facilitate research in this area. The competition used data from the Monash Microgrid, as well as weather data and energy market data. It then focused on two main challenges: forecasting renewable energy production and demand, and obtaining an optimal schedule for the activities (lectures) and on-site batteries that lead to the lowest cost of energy. The most accurate forecasts were obtained by gradient-boosted tree and random forest models, and optimization was mostly performed using mixed integer linear and quadratic programming. The winning method predicted different scenarios and optimized over all scenarios jointly using a sample average approximation method.