In this paper we propose new probabilistic and dynamic (adaptive) strategies to create multi-method ensembles based on the Coral Reefs Optimization with Substrate Layers (CRO-SL) algorithm. The CRO-SL is an evolutionary-based ensemble approach, able to combine different search procedures within a single population. In this work we discuss two different probabilistic strategies to improve the algorithm. First, we defined the Probabilistic CRO-SL (PCRO-SL), which substitutes the substrates in the CRO-SL population by {\em tags} associated with each individual. Each tag represents a different operator which will modify the individual in the reproduction phase. In each generation of the algorithm, the tags are randomly assigned to the individuals with a similar probability, obtaining this way an ensemble with a more intense change in the application of different operators to a given individual than the original CRO-SL. The second strategy discussed in this paper is the Dynamical Probabilistic CRO-SL (DPCRO-SL), in which the probability of tag assignment is modified during the evolution of the algorithm, depending on the quality of the solutions generated in each substrate. Thus, the best substrates in the search process will be assigned with a higher probability that those which showed a worse performance during the search. We test the performance of the proposed probabilistic and dynamic ensembles in different optimization problems, including benchmark functions and a real application of wind turbines layout optimization, comparing the results obtained with that of existing algorithms in the literature.
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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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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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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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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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现有的多策略自适应差分演进(de)通常涉及多种策略的试验,然后奖励更好的效率,具有更多资源。但是,剥削或探索战略的试验可能导致过度剥削或过度探索。为了提高性能,本文提出了一种新的策略适应方法,命名为显式适配方案(EA方案),其分离多种策略并将其按需采用它们。通过将演化过程划分为几个具有相似性选择(SCSS)代和自适应代的选择性候选者来完成的。在SCSS世代,通过利用平衡策略来学习利用和探索需求。为了满足这些需求,在自适应世代,另外两种策略,剥削或探索是自适应的。与其变体和其他适应方法相比,基准函数的实验研究证明了EA方案的有效性。此外,具有最先进的进化算法和基于群体智能的算法的性能比较表明EADE非常有竞争力。
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The optimal layout of a complex system such as aerospace vehicles consists in placing a given number of components in a container in order to minimize one or several objectives under some geometrical or functional constraints. This paper presents an extended formulation of this problem as a variable-size design space (VSDS) problem to take into account a large number of architectural choices and components allocation during the design process. As a representative example of such systems, considering the layout of a satellite module, the VSDS aspect translates the fact that the optimizer has to choose between several subdivisions of the components. For instance, one large tank of fuel might be placed as well as two smaller tanks or three even smaller tanks for the same amount of fuel. In order to tackle this NP-hard problem, a genetic algorithm enhanced by an adapted hidden-variables mechanism is proposed. This latter is illustrated on a toy case and an aerospace application case representative to real world complexity to illustrate the performance of the proposed algorithms. The results obtained using the proposed mechanism are reported and analyzed.
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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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在本文中,我们提出了一个简单的策略,可以通过平均估计精英子人群来估计收敛点。基于这个想法,我们得出了两种方法,它们是普通的平均策略和加权平均策略。我们还设计了一个具有估计收敛点的平均值的高斯采样算子,具有一定的标准偏差。该操作员与传统的差分进化算法(DE)结合使用,以加速收敛。数值实验表明,我们的建议可以在CEC2013套件上的28个低维测试功能的大多数功能上加速DE,并且可以轻松扩展我们的建议与其他基于人群的进化算法结合使用,并简单地修改。
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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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由于货运车数量的增加,在城市地区采用了电动汽车(EV),以减少环境污染和全球变暖。但是,路由最后一英里物流的轨迹仍在继续影响社会和经济可持续性时仍然存在缺陷。因此,在本文中,提出了一种称为超高神性自适应模拟退火的超增压性(HH)方法,并提出了增强学习(HHASA $ _ {RL} $)。它由多军匪徒方法和自适应模拟退火(SA)元启示术算法组成,用于解决该问题称为电容的电动汽车路由问题(CEVRP)。由于充电站数量有限和电动汽车的旅行范围,因此电动汽车必须提前为电池充电时刻,并减少旅行时间和成本。 HH实施的HH改善了多个最低最低知名解决方案,并为IEEE WCCI2020竞赛的拟议基准测试获得了一些高维实例的最佳平均值。
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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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作为解决复杂优化问题的有效算法,人造蜜蜂菌落(ABC)算法表明竞争,但与其他基于人口的算法相同,它难以平衡整个解决方案空间中全球搜索的能力(命名作为探索)和快速搜索定义为剥削的本地解决方案空间。为了提高ABC的性能,引入了自适应组协作ABC(AGABC)算法,其中不同阶段的群体划分为特定的组,并且分配给成员的不同能力的不同搜索策略,以及成员或策略获得最佳解决方案将采用进一步搜索。基准函数的实验结果表明,具有动态机制的提议算法优于其他搜索精度和稳定性的算法。此外,数值实验表明,该方法可以为复杂调度问题产生最佳解决方案。
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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。
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参数适应性,即根据面临的问题自动调整算法的超参数的能力,是应用于数值优化的进化计算的主要趋势之一。多年来,已经提出了一些手工制作的适应政策来解决这个问题,但到目前为止,在应用机器学习以学习此类政策时,只有很少的尝试。在这里,我们介绍了一个通用框架,用于基于最新的增强学习算法在连续域元启发术中进行参数适应。我们证明了该框架在两种算法上的适用性,即协方差矩阵适应性进化策略(CMA-ES)和差异演化(DE),我们分别学习,我们分别学习了对阶梯大小(CMA-ES),CMA-ES的适应性策略,以及比例因子和交叉率(DE)。我们在不同维度的一组46个基准函数上训练这些策略,在两个设置中具有各种策略的投入:每个功能的一个策略,以及所有功能的全局策略。将分别与累积的阶梯尺寸适应(CSA)策略和两个众所周知的自适应DE变体(IDE和JDE)进行了比较,我们的政策能够在大多数情况下产生竞争成果,尤其是在DE的情况下。
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分类是数据挖掘和机器学习领域中研究最多的任务之一,并且已经提出了文献中的许多作品来解决分类问题,以解决多个知识领域,例如医学,生物学,安全性和遥感。由于没有单个分类器可以为各种应用程序取得最佳结果,因此,一个很好的选择是采用分类器融合策略。分类器融合方法成功的关键点是属于合奏的分类器之间多样性和准确性的结合。借助文献中可用的大量分类模型,一个挑战是选择最终分类系统的最合适的分类器,从而产生了分类器选择策略的需求。我们通过基于一个称为CIF-E(分类器,初始化,健身函数和进化算法)的四步协议的分类器选择和融合的框架来解决这一点。我们按照提出的CIF-E协议实施和评估24种各种集合方法,并能够找到最准确的方法。在文献中最佳方法和许多其他基线中,还进行了比较分析。该实验表明,基于单变量分布算法(UMDA)的拟议进化方法可以超越许多著名的UCI数据集中最新的文献方法。
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信息科学的快速发展引起的“维度诅咒”在处理大数据集时可能会产生负面影响。在本文中,我们提出了Sparrow搜索算法(SSA)的一种变体,称为帐篷L \'evy飞行麻雀搜索算法(TFSSA),并使用它来选择包装模式中最佳的特征子集以进行分类。 SSA是最近提出的算法,尚未系统地应用于特征选择问题。通过CEC2020基准函数进行验证后,TFSSA用于选择最佳功能组合,以最大化分类精度并最大程度地减少所选功能的数量。将拟议的TFSSA与文献中的九种算法进行了比较。 9个评估指标用于正确评估和比较UCI存储库中21个数据集上这些算法的性能。此外,该方法应用于冠状病毒病(COVID-19)数据集,分别获得最佳的平均分类精度和特征选择的平均数量,为93.47%和2.1。实验结果证实了所提出的算法在提高分类准确性和减少与其他基于包装器的算法相比的选定特征数量方面的优势。
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本文提出了一种名为Duck Sharm算法(DSA)的群体智能的优化算法。该算法通过寻找鸭子群的食物来源和觅食行为的启发。通过使用十八个基准函数来验证DSA的性能,其中统计(最佳,平均值,标准偏差和平均运行时间)结果与粒子群优化(PSO),Firefly算法(FA ),鸡肉群优化(CSO),灰狼优化器(GWO),正弦余弦算法(SCA)和海洋捕食者算法(MPA)和ArchImedes优化算法(AOA)。此外,使用比较结果的Wilcoxon Rank-Sum测试,Friedman测试和收敛曲线来证明DSA对其他算法的优越性。结果表明,DSA是在收敛速度和勘探开发平衡方面是求解高维优化功能的高性能优化方法。此外,DSA应用于两个约束工程问题的最佳设计(三条桁架问题,以及锯木厂运行问题)。此外,还用于分析所提出的DSA的性能的四个工程约束问题。总体而言,比较结果表明,DSA是一种有前途和非常竞争力的算法,用于解决不同的优化问题。
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最佳实验设计是统计的重要子字段,可最大程度地提高实验成功的机会。在最佳设计领域,D-和A-Aftimal设计是一个非常具有挑战性的问题,即最大程度地减少逆Fisher信息矩阵的决定因素和痕迹。由于灵活性和易于实施,因此,传统的进化算法(EAS)用于处理一小部分实验优化设计问题,而无需数学推导和假设。但是,当前的EAS仍然是确定支持点数,处理不可行的重量解决方案以及实验不足的问题。为了解决上述问题,本文研究了用于在几种不同的统计模型上查找D-和A-最佳设计的差异进化(DE)变体。提出了维修操作,以根据欧几里得距离将相似的支撑点与相应的权重相结合,并以较小的权重删除支撑点,从而自动确定支持点。此外,维修操作还将不可行的重量溶液固定到可行的重量解决方案中。为了丰富我们的最佳设计实验,我们利用所提出的DE变体来测试12个统计模型的D-和A-Aftimal设计问题。与其他竞争对手算法相比,模拟实验表明,Lshade可以在D-和A-Aftimal设计问题上实现更好的性能。
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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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