基于多目标优化算法的knee points识别问题的研究与实现

来源 :电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:superdog22
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
多目标优化问题通常具有两个或两个以上相互冲突的目标。进化多目标优化算法被广泛用于解决多目标优化问题。这种算法可以找到一组兼顾收敛性和分布性的解决方案,同时使得这组解决方案逼近整个Pareto front。然而,相比于整个Pareto最优解区域,决策者通常只对一小部分与其最相关的权衡解感兴趣。另外,为决策者提供大量的非支配解不但会增加其工作量,也会影响决策者的精准决策。因此,在现实问题中,多目标优化问题的最终目标是为决策者提供符合其偏好的解决方案。在多准则决策中,knee points由于在所有目标上具有的最小权衡损失,对决策者具有很大的吸引力。相比之下,其他的Pareto最优解在一个目标上的微小改进可能会导致至少一个其他目标上的显著恶化。基于上述背景,本文对多目标优化中的knee points识别问题进行了研究,主要工作和贡献如下所述。本文系统地梳理了knee points识别的现有研究进展,并简要地提出了现有方法的局限性。基于此,本文提出了一种简单有效的基于trade-off utility的knee points识别方法(KPITU),帮助决策者从一组给定的权衡解集中识别出knee points。首先,基于trade-off utility,本文提出了knee-dominance概念,其基本思想是从权衡的角度出发区分不同的非支配解。测试问题中含有不止一个knee point(即local knee points)的情况并不少见。为了识别出local knee points,本文通过构建邻域将解之间knee-dominance的比较限制在解的邻域内。此外,为了进一步比较不同的local knee points的重要性,本文提出了累积trade-off utility,可以利用不同local knee points的累积trade-off utility值进行比较。总的说来,KPITU的基本思想就是通过比较一个解与其邻域内的解之间的trade-off utility,从而识别出非支配解集中的knee points。更具体地说,一个解是knee point,当且仅当它在邻域内具有最佳的trade-off utility。KPITU能够在具有不同形状Pareto front的测试问题上识别出尽可能多的knee points。此外,本文提出了NSGA-II-KPITU算法。主要思想是使KPITU代替拥挤距离计算,将KPITU整合到NSGA-II中,以此验证KPITU可以作为算子指导进化多目标优化算法的搜索方向。最后,为了验证KPITU方法的有效性,本文首次在包含DO2DK、DEB2DK、DEB3DK、CKP以及PMOP系列测试函数中比较了KPITU方法与其它5种主流的knee point识别方法的性能。实验结果充分证明了KPITU的性能,尤其是在local knee points较多的测试问题上。此外,KPITU算法对目标数量没有限制,可以识别任意目标数量下测试函数的knee point(s)。最后,本文也验证了NSGA-II-KPITU在进化过程中搜索knee points的有效性,并与NSGA-II-CD、NSGA-II-EMU和NSGA-II-CHIM等方法进行了比较。
其他文献
随着经济全球化的进程,金融活动日益活跃,洗钱犯罪行为也日益猖獗。而银行作为金融活动的主要机构,是洗钱的主要渠道,因此建立一套高效准确的风险防控系统可以给银行在日常的交易活动中带来很多便利。银行以往的反洗钱系统都是基于专家经验知识,在面对手段多样化,团伙作案、高效化的洗钱犯罪行为时,显得有些捉襟见肘。基于这种情况,本文在银行提供的丰富的日常交易数据的基础上,建立了一个高效准确的反洗钱监测服务系统。本
随着无人系统规模不断增长,现行有人/无人集中式控制技术瓶颈越发明显,亟需分布式、去中心化的自主协同,以达成更为灵活的自主可变的协同规划系统。然而目前针对自主可变集群规划系统的研究,在技术架构、实现方案上均鲜有报道。因此本文提出基于团队导向计划的自主可变集群规划系统,通过对有人/无人集群协同现状的调研,分析自主可变集群规划的需求,在有人/无人车集群协同探测背景下,设计并实现了基于团队导向计划的自主可
国家航天航空事业蓬勃发展和进步与空气动力学的研究息息相关,如何有效的进行气动建模一直是该领域专家们研究的重点问题,对于传统的基于物理模型的方法来说,由于存在一些复杂且难以求解的偏微分方程导致其计算效率无法满足实际需求。而且需要耗费很多资源。很难满足实际需求。因此有人开展了基于数据驱动的无模型方法研究,但同样存在着生成数据精度不高的问题。基于生成式对抗网络(GAN)模型在诸多领域中的良好表现,因此,
在现实生活中,存在着丰富多彩的复杂系统,例如航空运输系统,海上运输系统等。为了更好地研究种种复杂系统的特性,我们人为地将复杂系统抽象成便于理解记忆的网络结构,这就是复杂网络。在复杂网络的网络结构中,通常会存在一些对维持网络结构和功能的完整性都有着至关作用的节点。一旦这些重要节点受到攻击,网络将会遭到毁灭性的破坏。基于此,本文的工作将围绕着两点展开。一是如何对网络中的重要节点进行挖掘,二是如何对网络
随着数据时代的到来,互联网上产生了海量的文本信息。由于大量非结构化的文本因其结构松散,内容冗杂,无法直接提取关键内容,给数据管理以及分析和挖掘带来了挑战,因此,信息抽取作为从大规模海量文本中抽取结构化知识的技术受到广泛的关注。作为信息抽取的关键子任务,实体识别和关系抽取是知识图谱,智能客服等自然领域上游任务的基础工作,也是帮助法律、金融、医疗等垂直领域实现文本自动化的关键技术,其任务是从输入文本中
深度脉冲神经网络(Deep Spiking Neural Network,Deep SNN)充分结合被称为“新一代神经网络”的脉冲神经网络(SNN)自带的低功耗、生物可解释性、时序任务可处理性等一系列优点以及深度学习(Deep learning)具备的强大的层次特征表征能力,使得SNN已经在图像处理、语音识别等方面的研究更上了一个台阶。已成功应用到传统人工神经网络(ANN)的多尺度理论(Multi
在二维的计算机视觉,深度学习在许多领域都有了突破性的进展,且在许多方面已经优于传统的计算机视觉方法。点云配准是二维计算机视觉中图像匹配问题的三维推广,目前点云配准主要有两类算法,分别是基于全局分布状态直接求解的变换估计算法和基于局部特征提取的特征匹配算法,前者直接根据全局的分布状态估计点云对之间的变换参数,后者则基于几个步骤:关键点检测、特征描述提取、特征匹配与变换估计。本文将深度学习方法引入到三
随着通信技术与互联网的普及,人们能获取到的信息是之前难以想象的,数据已经变成生产要素在各行各业发挥着重要的作用。由于大部分数据都是未标注的,创建标签又需要花费巨大的人力。聚类方法通过数据内在属性的关联,将其分为若干个类别(簇),能对数据进行有效的分析,以提取有价值信息指导生产。受益于深度神经网络的提出与发展,将传统聚类结合深度学习以利用其特征提取能力被越来越多的研究者所关注。基于自动编码器的深度子
学位
学位