计算机科学››2017,第44卷››发行(12): 202-210.doi(操作界面):10.11896/j.issn.1002-137X.2017.12.037

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关联变量分组的分解多目标进化算法研究

邱飞岳,胡烜,王丽萍  

  1. 浙江工业大学信息工程学院 杭州310023;浙江工业大学现代教育技术研究所 杭州310023,浙江工业大学信息工程学院 杭州310023,浙江工业大学信息智能与决策优化研究所 杭州310023
  • 出版日期:2018-12-01 发布日期:2018-12-01
  • 基金资助:
    本文受国家自然科学基金项目(61472366,7),浙江省自然科学基金项目(LY13F030010、LY17F020022)资产

基于交互变量分组分解的多目标进化算法研究

邱飞跃、胡璇、王丽萍  

  • 在线:2018-12-01 出版:2018-12-01

摘要:含有大规模决策变量的优化问题是当前多目标进化算法领域中的研究热点和难点之一。在解决大规模变量问题时,目前的进化算法并没有寻找决策变量之间的关联信息,而都只是将所有变量视为一个整体来进行优化。但随着优化问题中决策变量的增多,变量维度”成为瓶颈,从而影响算法的性能。针对上述问题,提出关联变量分组策略,通过识别决策变量间内在的关联信息把关联变量分配到同组中,将复杂高维变量的优化问题分解为简单低维的子问题来求解。该策略通过增加关联变量分配到同组中的概率来使算法尽可能地保留变量之间的关联性,减少分组后子问题间的依赖性,从而提高子问题最优解的质量并最终获得最佳的帕雷托最优解集。将该算法在标准测试函数上进行变量扩展后再进行仿真对比实验,采用性能指标对算法的收敛性和多样性进行对比分析。实验结果表明,该算法在解决大规模变量的多目标优化问题中,随着决策变量维度的增加,比经典的多目标进化算法NSGA-II、MOEA/D和RVEA具有更佳的收敛和更好的分布性能,所求得的帕雷托解集质量更高。

关键词: 大规模优化,关联变量,变量识别,分组分解

摘要:具有大规模决策变量的优化问题是多目标进化算法研究领域的热点和难点之一。当前的进化算法在解决大规模变量问题时,没有发现决策变量之间的相关信息,而是将所有决策变量作为一个整体进行优化。但随着优化问题中决策变量的增加,变量维数将成为瓶颈,这将影响算法的性能。为了解决这些问题,本文提出了一种交互变量分组策略,以识别决策变量之间的内部关系,并将交互变量分配给同一组。因此,它可以将一个困难的高维问题分解为一组更简单、更容易解决的低维子问题。为了使算法尽可能保持变量之间的关系,并使不同子问题之间的相关性最小,该策略增加了将相互作用的变量分配给同一组的概率,从而提高了子问题最优解的质量,最终得到最优的Pareto最优解集。对标准测试函数进行变量扩展后,进行了对比仿真实验。使用各种性能指标对算法的收敛性和多样性进行了比较和分析。实验结果表明,在具有大变量的多目标优化问题中,随着决策变量维数的增加,该算法可以产生更高质量的Pareto最优解集,并且与经典的多目标进化算法(如NSGA-II、MOEA/D和RVEA)相比,具有更好的收敛性和分布性。

关键词: 大规模优化、交互变量、变量识别、分组分解

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