融合指标分组的高维混合多目标进化优化

doi:10.3778/j.issn.1002-8331.2108-0256

摘要/摘要

摘要：高维混合多目标优化问题因包含多个不同类型指标，目前尚缺乏有效求解该问题的进化优化方法。提出一种基于目标分组的高维混合多目标并行进化优化方法。采用深度学习神经网络预测种群隐式性能指标；基于指标相关性，将高维混合多目标优化问题分解为若干子优化问题；采用多种群并行进化算法，求解分解后的每一子优化问题，并基于各子种群的非被占优解构建外部保存集；采用聚合函数对外部保存集个体进一步优化，得到帕雷托最优解集。在室内布局优化问题中验证所提方法，实验结果表明，所提方法的帕雷托最优解在收敛性、分布性以及延展性等方面均优于对比方法。

关键词: 进化算法, 交互, 混合指标, 深度学习, 指标分组, 高维, 多目标

摘要：由于混合多目标优化问题中包含多种不同类型的指标，因此缺乏有效的进化优化方法来解决该问题。提出了一种基于目标分解的多目标协同进化混合优化方法。首先，利用深度学习神经网络对种群隐式性能指标进行预测，然后基于目标相关性将混合多目标优化问题分解为多个子问题。利用多物种并行进化算法求解每个子问题。优化多目标的最终帕累托集是通过归档来自子总体的非支配解决方案集来实现的。最后，通过优化聚合函数来获得Pareto最优解集，这些非支配解集的个体来自子种群。将该方法应用于室内布局优化问题，实验结果表明，该方法在收敛性、分布性、可扩展性等方面优于对比方法。

关键词： 进化计算，交互式，混合指数，深度学习，指数分解，高维，多目标

李玲, 郭广颂. 融合指标分组的高维混合多目标进化优化[J] ●●●●。计算机工程与应用, 2023, 59(4): 165-174.

李玲、郭广松。结合指数分解的混合多目标进化优化[J]。计算机工程与应用，2023，59（4）：165-174。

参考文献

[1] 梁杰，徐文伟，等.基于差分进化的多峰多目标优化[J]。群体与进化计算，2019,44（2）：1028-1059。
[2] SAEED G，FAYEGH F.考虑地震倒塌安全性的钢框架多目标设计优化[J]。计算机工程，2019,11:1-14。
[3] STIJN V D，CAMILLO B.使用帕累托边界凸模型优化柴油机标定[J]。控制工程实践，2020,96:1-11。
[4] 李磊，陈开建，邱迪，等.飞机外站故障快速处理流程优化方法研究[J] ●●●●。郑州航空工业管理学院学报，2021，39（3）：5-16.
李磊，陈克杰，邱德，等。飞机分站快速故障排除过程优化方法研究[J]。郑州航空大学学报，2021,39（3）：5-16。
[5] AIELLO G，SCALIA G L，ENEA M.不等面积设施布局问题的非支配排序多目标遗传算法和选择方法[J]。专家系统与应用，2013（40）：4812-4819。
[6] PALOMO-ROMERO J M，SALAS-MORERA L，GARCIA-HERNANDEZ L。非等面积设施布局问题的岛模型遗传算法[J]。专家系统与应用，2017（68）：151-162。
[7] ANTONIO L M，COELLO C A.协同进化多目标进化算法：最新进展综述[J]。IEEE进化计算汇刊，2018，22（6）：851-865。
[8] 马克星，李克星，张庆发，等.协同进化算法研究综述[J]。IEEE进化计算汇刊，2019,23（3）：421-441。
[9] KOENIG R，SCHNEIDER S.交互式进化布局系统中布局问题的层次结构[J]。工程设计、分析和制造的人工智能，2012,26:129-142。
[10] BRINTRUP A M，RAMSDEN J，TAKAGI H，等.使用交互式遗传算法融合定性和定量标准的人机工程学座椅设计[J]。IEEE进化计算汇刊，2008年，12（3）：343-354。
[11] GARCIA-HERNANDEZ L，PIERREVAL H，SALAS-MORERA L，等.非等面积设施布局问题中定性方面的处理：交互式遗传算法[J]。应用软计算，2013（13）：1718-1727。
[12] 巩敦卫，刘益萍，孙晓燕，等.基于目标分解的高维多目标并行进化优化方法[J] 2015年，41（8）：1438-1451。
龚德伟，刘永平，孙晓英，等.基于目标分解的并行多目标进化优化[J]。自动化学报，2015,41（8）：1438-1451。
[13] 龚德伟？刘永平，JI X F，等.求解混合区间多目标优化问题的用户偏好进化算法[J]。《应用情报》，2015年，43:676-694。
[14] ONO S，MAEDA H，SAKIMOTO K，等.图像处理滤波器设计中定量和定性目标优化的用户-系统协同进化计算[J]。应用软计算，2014,15（2）：203-218。
[15] 加西亚-埃尔南德斯L，萨拉斯-莫雷拉L，卡莫纳-
密歇根州立大学？OZ C，et al.求解不等面积设施布局问题的多目标交互式珊瑚礁优化算法[J]。群体与进化计算，2020（5）：1-15。
[16] 刘杰，张华，何可，等.基于目标空间划分的多目标粒子群优化算法在非等面积设施布局问题中的应用[J]。专家系统与应用，2018（102）：179-192。
[17] 刘杰，刘杰.应用多目标蚁群优化算法求解不等面积设施布局问题[J]。应用软计算，2019（74）：167-189。
[18] GARCíA-HERNáNDEZ L，ARAUZO-AZOFRA A，SALAS-MORERA L，等.使用多目标交互式遗传算法支持DM的设施布局设计[J]。专家系统与应用，2015（32）：94-107。
[19] MA X，LIU F，QI Y，等.基于决策变量分析的大变量多目标优化问题的多目标进化算法[J]。IEEE进化计算汇刊，2016,20（2）：275-298。
[20] 李海瑞，何福智，陈永乐，等.MLFS-CCDE：基于协同进化差分进化的多目标大规模特征选择[J]。模因计算，2021（13）：1-18。
[21]TIRUMALA S S.使用带有多种群策略的协同进化算法进化深层神经网络[J]。神经计算与应用，2020,32:13051-13064。
[22]梁Z，吴涛，马X，等.一种基于决策变量分类的动态多目标进化算法[J]。IEEE控制论汇刊，2022,52（3）：1602-1615。
[23]谢海平，邹杰，杨世新，等.基于决策变量分类的动态多目标协同进化算法[J]。信息科学，2021（560）：307-330。
[24]HARIHARAN B，GIRSHICK R.Low-shot通过收缩和幻觉特征进行视觉识别[C]//2017年IEEE国际计算机视觉会议论文集，威尼斯，2017:3037-3046。
[25]KINGMA D P，BA J.Adam:一种随机优化方法[C]//第三届国际学习表征会议论文集，圣地亚哥，2015:1-15。
[26]CAI Y M，CHATELET D S，HOWLIN R P A，等.基尼系数在细菌聚集定量测定中的新应用[J]。科学报告，2019,9（1）：19002。
[27]VAN VELDHUIZEN D A，LAMONT G B.关于测量多目标进化算法性能[C]//2000年IEEE进化计算大会会议记录，圣地亚哥，2000:204-211。
[28]ZITZLER E，DEB K，THIELE L.多目标进化算法的比较：实证结果[J]。进化计算，2000,8（2）：173-195。
[29]史密斯·P·A.走向超文本可用性的实用测量[J]。与计算机交互，1996,8（4）：365-381。