Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > cs > arXiv:2501.16735

帮助 | 高级搜索

计算机科学 > 神经与进化计算

arXiv:2501.16735 (cs)
[提交于 2025年1月28日 ]

标题: 随机种群更新在进化多目标优化中确实需要一个存档

标题: Stochastic Population Update Provably Needs An Archive in Evolutionary Multi-objective Optimization

Authors:Shengjie Ren, Zimin Liang, Miqing Li, Chao Qian
摘要: 进化算法(EAs)由于其基于种群的搜索特性,已被广泛应用于多目标优化。 种群更新是多目标进化算法(MOEAs)中的一个关键组件,通常以贪婪和确定性的方式进行。 然而,最近的研究对这种做法提出了质疑,并表明允许劣解有机会被保留的随机种群更新(SPU)可以帮助MOEAs更容易地跳出局部最优。 虽然在种群更新过程中引入随机性可以增强MOEAs的探索能力,但存在一个缺点,即种群可能无法始终保留找到的最佳解,从而需要较大的种群。 直觉上,解决这个问题的一个可能方法是引入一个存档,用于存储迄今为止找到的最佳解。 在本文中,我们从理论上证明,使用存档可以使小种群并显著加速基于SPU的MOEAs的搜索。 具体来说,我们分析了两种广为认可的MOEAs,SMS-EMOA和NSGA-II,在解决一个常被研究的双目标问题OneJumpZeroJump时的期望运行时间,并证明使用存档可以带来(甚至指数级)的加速。 SMS-EMOA和NSGA-II之间的比较还表明,$(\mu+\mu)$更新模式可能比$(\mu+1)$更新模式更适合SPU。 此外,我们推导的仅使用SPU的运行时间界限明显比之前已知的更紧。 我们的理论发现也在一个著名的实际问题——多目标旅行商问题上得到了实证验证。 我们希望这项工作能为探索进化多目标优化中设计算法的不同思路提供理论支持。
摘要: Evolutionary algorithms (EAs) have been widely applied to multi-objective optimization, due to their nature of population-based search. Population update, a key component in multi-objective EAs (MOEAs), is usually performed in a greedy, deterministic manner. However, recent studies have questioned this practice and shown that stochastic population update (SPU), which allows inferior solutions have a chance to be preserved, can help MOEAs jump out of local optima more easily. While introducing randomness in the population update process boosts the exploration of MOEAs, there is a drawback that the population may not always preserve the very best solutions found, thus entailing a large population. Intuitively, a possible solution to this issue is to introduce an archive that stores the best solutions ever found. In this paper, we theoretically show that using an archive can allow a small population and accelerate the search of SPU-based MOEAs substantially. Specifically, we analyze the expected running time of two well-established MOEAs, SMS-EMOA and NSGA-II, with SPU for solving a commonly studied bi-objective problem OneJumpZeroJump, and prove that using an archive can bring (even exponential) speedups. The comparison between SMS-EMOA and NSGA-II also suggests that the $(\mu+\mu)$ update mode may be more suitable for SPU than the $(\mu+1)$ update mode. Furthermore, our derived running time bounds for using SPU alone are significantly tighter than previously known ones. Our theoretical findings are also empirically validated on a well-known practical problem, the multi-objective traveling salesperson problem. We hope this work may provide theoretical support to explore different ideas of designing algorithms in evolutionary multi-objective optimization.
主题: 神经与进化计算 (cs.NE)
引用方式: arXiv:2501.16735 [cs.NE]
  (或者 arXiv:2501.16735v1 [cs.NE] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2501.16735
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Chao Qian [查看电子邮件]
[v1] 星期二, 2025 年 1 月 28 日 06:21:38 UTC (51 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
查看许可
当前浏览上下文:
cs.NE
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-01
切换浏览方式为:
cs

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号