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代理辅助多任务进化优化引导的MPI程序路径覆盖测试用例生成 被引量:1
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作者 孙百才 巩敦卫 姚香娟 《软件学报》 北大核心 2025年第5期2026-2042,共17页
基于进化优化的消息传递接口(message-passing interface,MPI)程序路径覆盖测试中,进化个体适应值的评价需要反复执行MPI程序,而程序的重复执行往往需要高昂的计算成本.鉴于此,提出一种代理辅助多任务进化优化引导的MPI程序路径覆盖测... 基于进化优化的消息传递接口(message-passing interface,MPI)程序路径覆盖测试中,进化个体适应值的评价需要反复执行MPI程序,而程序的重复执行往往需要高昂的计算成本.鉴于此,提出一种代理辅助多任务进化优化引导的MPI程序路径覆盖测试用例生成方法,该方法能够显著约减MPI程序的实际执行次数,进而提高测试效率.首先,面向MPI程序目标路径内每条目标子路径,训练相应的代理模型;然后,基于对应每条目标子路径的代理模型,估计相应测试用例生成优化任务中进化个体的适应值,并形成候选测试用例集;最后,基于候选测试用例集及其面向每条目标子路径的真实适应值,更新对应每条目标子路径的代理模型.将所提方法应用于7个基准MPI程序的基本路径覆盖测试中,并与其他若干先进方法比较.实验结果表明,所提方法能够在确保测试用例生成高有效性的前提下,显著提高测试效率. 展开更多
关键词 路径覆盖测试用例生成 代理辅助多任务进化优化 候选测试用例集
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基于进化多任务的稀疏大规模多目标优化 被引量:1
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作者 梁正平 王侃 +2 位作者 周倩 王继刚 朱泽轩 《计算机学报》 北大核心 2025年第2期358-380,共23页
稀疏大规模多目标优化存在稀疏位置探测困难、搜索空间巨大等诸多挑战,现有为数不多的稀疏大规模多目标优化算法在稀疏位置的探测准确率和非零决策变量的优化程度方面尚存在较大提升空间.为进一步提升稀疏大规模多目标优化的性能,本文... 稀疏大规模多目标优化存在稀疏位置探测困难、搜索空间巨大等诸多挑战,现有为数不多的稀疏大规模多目标优化算法在稀疏位置的探测准确率和非零决策变量的优化程度方面尚存在较大提升空间.为进一步提升稀疏大规模多目标优化的性能,本文从辅助任务构建与优化、辅助任务重新初始化、知识迁移等三个方面,提出了基于进化多任务优化的稀疏大规模多目标优化算法(Evolutionary Multi-Task for Sparse Large-scale Multi-objective Op⁃timization,SLMO-EMT).其中,辅助任务构建与优化方面,基于主任务精英解的稀疏分布,采用两种不同的方式对决策变量的搜索空间进行限定,构建分别用于对稀疏位置和非零决策变量进行降维优化的两个辅助任务.辅助任务重新初始化方面,根据辅助任务在历史迭代中的知识迁移效果,对其搜索空间和当前种群进行更新,以使辅助任务可持续促进主任务的进化.知识迁移方面,首先基于轮询方式和各辅助任务的知识迁移概率,挑选用于知识迁移的辅助任务,再基于相似度挑选适合的知识受体,最后在子代生成过程中采用迁移知识引导的局部交叉,借助辅助任务的知识促进主任务的进化.为验证SLMO-EMT的性能,将其与8个先进的稀疏大规模多目标优化算法在1000-10000维的32个基准测试实例,以及8个应用测试实例上进行对比,实验结果表明SLMO-EMT对于稀疏大规模多目标优化问题的求解具有明显的竞争优势.SLMO-EMT的源代码已在Github上公开:https://github.com/CIA-SZU/WK. 展开更多
关键词 稀疏大规模多目标优化 进化多任务 辅助任务 知识迁移
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基于自适应采样策略的模糊分类代理辅助进化算法
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作者 李二超 吴煜 《郑州大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第2期51-59,共9页
针对基于分类代理辅助进化算法模型管理效率不高和如何有效降低真实函数评估次数的问题,提出了一种基于自适应采样策略的模糊分类代理辅助进化算法。首先,算法通过帕累托支配关系筛选样本来构造代理模型;其次,采用基于转移的密度估计策... 针对基于分类代理辅助进化算法模型管理效率不高和如何有效降低真实函数评估次数的问题,提出了一种基于自适应采样策略的模糊分类代理辅助进化算法。首先,算法通过帕累托支配关系筛选样本来构造代理模型;其次,采用基于转移的密度估计策略提高选择压力,兼顾收敛性与多样性,同时利用十折交叉验证得到精度信息用来划分状态;最后,设计了一种自适应模型管理策略,其考虑当前种群的收敛性、多样性和不确定性,并根据不同精度状态采用有针对性的采样方式,该算法能够在保证整体性能的前提下,合理减少真实评估次数。为验证所提算法性能,将该算法与其他4种算法在MaF、WFG测试集和汽车侧面碰撞设计与驾驶室设计的实际工程问题上进行了分析对比实验,实验结果表明:所提算法在有限次评估条件下,在解决昂贵多目标优化问题时具有较好的竞争力。 展开更多
关键词 代理辅助进化算法 代理模型 昂贵多目标优化问题 模型管理
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一种基于行列式点过程的代理模型辅助多目标进化算法
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作者 吴子聪 李金龙 《计算机应用研究》 北大核心 2025年第9期2607-2613,共7页
为了提高用于更新代理模型的解集的多样性和收敛性以提高代理模型准确度,提出一种基于行列式点过程(determinantal point process,DPP)的代理模型辅助多目标进化算法(surrogate-assisted evolutionary algorithm,SAEA)。首先,提出一种... 为了提高用于更新代理模型的解集的多样性和收敛性以提高代理模型准确度,提出一种基于行列式点过程(determinantal point process,DPP)的代理模型辅助多目标进化算法(surrogate-assisted evolutionary algorithm,SAEA)。首先,提出一种基于行列式点过程的模型管理方法,从非支配解集基于行列式点过程选取子集并用真实目标函数评估,再从所有经真实目标函数评估的解中选取子集用于更新代理模型。另一方面,提出一种基于自适应行列式点过程的环境选择方法,在进化过程的早期侧重于提高种群的收敛性,在进化过程的后期侧重于提高种群的多样性。最后,基于DTLZ、WFG、MAF测试问题验证算法的有效性。将所提算法与K-RVEA、KTA2、CSEA等常用算法进行比较,使用IGD+指标进行评估。实验结果显示所提出的算法能得到更优的解集,从而证明了其高计算代价多目标优化问题上的有效性。 展开更多
关键词 代理辅助多目标优化 进化算法 模型管理 环境选择 行列式点过程 收敛性 多样性
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基于聚类的昂贵多目标优化代理辅助进化算法 被引量:3
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作者 白富生 陈姣伶 《运筹学学报》 CSCD 北大核心 2022年第4期31-42,共12页
针对目标函数估值昂贵的多目标优化问题,提出了基于聚类的代理辅助进化算法。在MOEA/D算法的框架下,对种群进行聚类,并通过权重向量的邻域选出种群子集,在子集上使用径向基插值函数辅助的差分进化算法得到新解,对种群进行更新。在7个DTL... 针对目标函数估值昂贵的多目标优化问题,提出了基于聚类的代理辅助进化算法。在MOEA/D算法的框架下,对种群进行聚类,并通过权重向量的邻域选出种群子集,在子集上使用径向基插值函数辅助的差分进化算法得到新解,对种群进行更新。在7个DTLZ标准测试问题上进行了数值实验,计算结果表明本文提出的算法比新近提出的多目标邻域回归优化(MONRO)算法具有优势。 展开更多
关键词 多目标优化 代理辅助进化算法 径向基函数 聚类
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基于两层知识迁移的多代理多任务优化方法 被引量:3
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作者 马慧 冯翔 虞慧群 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2023年第10期203-213,共11页
进化多任务优化是计算智能领域一个新兴的研究方向,它致力于研究通过进化算法如何同时、有效地求解多个优化问题,从而提高单独求解每个任务的性能。基于此,提出了一种基于两层知识迁移的多代理多任务优化算法(AMS-MTO),其通过在代理间... 进化多任务优化是计算智能领域一个新兴的研究方向,它致力于研究通过进化算法如何同时、有效地求解多个优化问题,从而提高单独求解每个任务的性能。基于此,提出了一种基于两层知识迁移的多代理多任务优化算法(AMS-MTO),其通过在代理间和代理内同时进行知识迁移来达到跨域优化的目的。具体来讲,代理内的知识迁移是通过差分进化实现决策变量信息的跨维迁移,从而避免算法陷入局部最优;代理间的学习采用了隐式知识迁移和显式知识迁移两种策略。隐式知识迁移利用种群的选择性交叉来产生后代,促进遗传信息的交流;显式知识迁移是对精英个体的迁移,可以弥补隐式迁移随机性很强的缺点。为了评估两层知识迁移的多代理多任务优化方法的有效性,在8个高达100维的基准问题上进行了实证研究,同时给出了收敛证明,并将其与现有的算法进行了对比。实验结果表明,在求解单目标优化的昂贵问题时,AMS-MTO算法效率更高,性能更好,收敛速度更快。 展开更多
关键词 进化多任务优化 代理 知识迁移 精英个体 隐式迁移
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三阶段自适应采样和增量克里金辅助的昂贵高维优化算法 被引量:1
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作者 顾清华 刘思含 +2 位作者 王倩 骆家乐 刘迪 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2024年第5期76-87,共12页
代理辅助进化算法已广泛应用于求解代价高昂的多目标优化问题,但大多数由于代理模型的局限性而仅限于解决决策变量低维的问题。为了解决高维的昂贵多目标优化问题,提出了一种基于三阶段自适应采样策略的改进增量克里金辅助的进化算法。... 代理辅助进化算法已广泛应用于求解代价高昂的多目标优化问题,但大多数由于代理模型的局限性而仅限于解决决策变量低维的问题。为了解决高维的昂贵多目标优化问题,提出了一种基于三阶段自适应采样策略的改进增量克里金辅助的进化算法。该算法使用改进的增量克里金模型来近似每个目标函数,此模型的超参数根据预测的不确定性进行自适应更新,降低计算复杂度的同时保证模型在高维上的准确性;此外,在模型管理方面提出一种三阶段自适应采样的策略,将采样过程分为不同的优化阶段以更有针对性的选择个体,能够首先保证收敛性,提高算法的收敛速度。为了验证算法的有效性,在包含各种特征的两组测试问题DTLZ(deb-thiele-laumanns-zitzler)、MaF(many-objective function)和路径规划实际工程问题上与最新的同类型算法进行实验对比,结果表明该算法在解决决策变量高维的昂贵多目标优化问题上具有较强的竞争力。 展开更多
关键词 昂贵优化 多目标优化 决策变量高维 代理辅助进化算法 增量克里金模型 三阶段自适应采样策略
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基于自适应分解的多任务协作型昂贵多目标优化算法 被引量:11
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作者 蔡昕烨 马中雨 +5 位作者 张峰 李楠 程会林 孙祺 肖禹舜 李小平 《计算机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1934-1948,共15页
现实世界的工程优化问题通常需要同时优化多个冲突的目标,且这些目标函数的评估由于依赖仿真、物理实验而十分昂贵,这类问题被称为昂贵多目标优化问题.使用机器学习方法建立代理模型用于估计候选解的目标函数值是求解此类问题的一种有... 现实世界的工程优化问题通常需要同时优化多个冲突的目标,且这些目标函数的评估由于依赖仿真、物理实验而十分昂贵,这类问题被称为昂贵多目标优化问题.使用机器学习方法建立代理模型用于估计候选解的目标函数值是求解此类问题的一种有效手段.高斯代理模型适用于训练样本数较少的中小规模问题,且能提供评估的不确定性,因此常作为代理模型被应用于昂贵优化.分解是处理多目标优化问题的一种有效手段.一个多目标优化问题可被分解为多个单目标优化子问题,且多个子问题可被进一步划分为代理模型学习的一个目标任务.现有基于分解的昂贵多目标优化算法大多将固定数量的子问题静态地划分到同一任务,从而构造多个固定任务并对其建立多任务高斯代理模型进行求解.这未能充分利用数据的相关信息动态反映出任务间的相关性,限制了多任务高斯过程模型的预测精度以及优化算法的最终性能.为此,本文提出了一种自适应多任务多种群协作搜索算法(AMMCS).AMMCS使用相似性指标实时度量已评估的解集,获得子问题间的相关性,从而自适应地划分任务,提升多任务模型的预测质量.此外,AMMCS使用一个解集(种群)优化一个任务,并通过多种群的协作搜索实现多任务高斯模型的批量优化,提高了采样效率,提升了算法的收敛效率.通过AMMCS与六个代理辅助进化算法进行多组实验对比和分析,显示了AMMCS具有良好的性能.我们同时也设计实验验证了算法中自适应分解以及多种群协作搜索的有效性. 展开更多
关键词 代理辅助进化算法 昂贵优化 多目标优化 多任务高斯过程模型 多种群协作搜索
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自适应模型选用辅助的多种群进化算法
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作者 张国晨 崔钧皓 +2 位作者 王浩 孙超利 李春鹏 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2024年第5期1083-1088,共6页
代理模型辅助的进化算法是求解目标函数评价昂贵优化问题的有效方法.在这类算法中,算法的搜索策略和填充采样策略是在有限评价次数下获得优化问题较好解的重要因素.为此,本文使用多种群搜索策略用于平衡种群搜索的多样性和收敛性,同时... 代理模型辅助的进化算法是求解目标函数评价昂贵优化问题的有效方法.在这类算法中,算法的搜索策略和填充采样策略是在有限评价次数下获得优化问题较好解的重要因素.为此,本文使用多种群搜索策略用于平衡种群搜索的多样性和收敛性,同时基于个体和训练样本之间目标函数值的距离自适应选择模型进行个体的目标函数值估计,以提高估值的准确度.为了验证算法的有效性,在CEC2005测试函数以及扩频雷达Polly编码优化设计问题上进行测试,并和现有求解昂贵优化问题的算法进行了结果对比.实验结果表明本文提出的算法在目标函数评价次数有限的情况下能够获得昂贵优化问题的较好解. 展开更多
关键词 代理模型辅助进化算法 昂贵优化问题 模型自适应选用策略 多种群搜索策略
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双阶段填充采样辅助的昂贵多目标优化
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作者 秦淑芬 孙超利 《计算机工程与设计》 北大核心 2024年第8期2492-2502,共11页
针对代理模型引导多目标优化算法,求解决策变量数量增多的昂贵多目标优化问题时,搜索效率较低的问题,提出一种双阶段填充采样辅助的昂贵多目标优化算法。第一阶段,利用一组方向向量引导产生靠近真实最优解集的样本,加快模型引导算法搜索... 针对代理模型引导多目标优化算法,求解决策变量数量增多的昂贵多目标优化问题时,搜索效率较低的问题,提出一种双阶段填充采样辅助的昂贵多目标优化算法。第一阶段,利用一组方向向量引导产生靠近真实最优解集的样本,加快模型引导算法搜索;第二阶段,由代理模型估计获得估值误差,融合个体与样本之间相似性、个体估值收敛性,选择个体用于真实评价后填充样本集,实现模型性能的提升。在100维和200维的多目标基准测试问题上的实验结果表明,所提算法在同等有限资源内获得了比其它算法更为显著的优势。 展开更多
关键词 昂贵多目标优化 代理模型辅助进化优化 双阶段采样 定向采样 填充采样 估值误差 个体收敛性
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基于主成分分析和代理模型辅助的多目标生产优化方法 被引量:5
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作者 姚为英 冯高城 +3 位作者 任宜伟 尹彦君 王中正 李振宇 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第23期10042-10049,共8页
多目标优化方法常用于考虑地质不确定性时进行油藏鲁棒生产优化,该方法能够同时优化历史拟合得到的多个概率模型的平均经济净现值和经济净现值的离散程度,从而得到一组权衡多个目标的最优生产方案。然而,多目标优化过程涉及的决策变量... 多目标优化方法常用于考虑地质不确定性时进行油藏鲁棒生产优化,该方法能够同时优化历史拟合得到的多个概率模型的平均经济净现值和经济净现值的离散程度,从而得到一组权衡多个目标的最优生产方案。然而,多目标优化过程涉及的决策变量规模大,且基于常规数值模拟的目标函数评估计算耗时长。对此,提出了一种基于主成分分析和代理模型辅助的多目标生产优化方法(K-MOEA/D-PCA),采用主成分分析对大规模决策变量进行降维,然后借助基于代理模型辅助的多目标进化算法,通过设计计算高效的近似函数来代替常规数值模拟进行生产优化,最终得到目标油藏的最优生产方案。为验证提出方法的有效性,将其应用到标准测试模型。结果表明,提出的K-MOEA/D-PCA方法,通过降低变量的维数,可以有效解决具有大规模变量的油藏多目标生产优化难题,实现优化效率和方案精度的平衡。 展开更多
关键词 多目标优化 鲁棒生产优化 主成分分析 代理辅助进化算法
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基于主成分分析和代理模型的油藏生产注采优化方法 被引量:10
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作者 张凯 陈国栋 +3 位作者 薛小明 张黎明 孙海 姚传进 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期90-97,共8页
针对油藏注采优化变量多,直接使用代理模型优化结果变差的问题,提出基于主成分分析和代理模型的油藏生产注采优化方法,代理模型通过对油藏数值模拟器采样,构建速度快、逼近原数值模拟模型精度的数学模型。通过主成分分析对数据进行降维... 针对油藏注采优化变量多,直接使用代理模型优化结果变差的问题,提出基于主成分分析和代理模型的油藏生产注采优化方法,代理模型通过对油藏数值模拟器采样,构建速度快、逼近原数值模拟模型精度的数学模型。通过主成分分析对数据进行降维,而后借助基于代理模型的差分进化算法进行优化,最终得到实际生产优化问题的调控方案,并应用SADE-PCA方法对Egg模型进行实例计算。结果表明:提出的基于主成分分析的代理辅助进化算法,在保证精度的前提下,可有效降低变量的维数,解决油藏大规模变量注采优化的难题;优化的注采方案能够有效增油控水,提高油田的经济效益;插值控制方法(ICM)在实现平滑的调控方案和提高计算效率方面具有良好性能。 展开更多
关键词 油藏 代理模型 生产优化 差分进化算法 降维 代理辅助进化算法 主成分分析
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一种基于历史模型集成辅助的差分进化算法 被引量:1
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作者 谭瑛 曹修 +1 位作者 王浩 李晓波 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2022年第6期1315-1321,共7页
当前,基于代理模型辅助的进化算法广泛用于解决昂贵优化问题.其中,由于集成模型策略可以有效的集合多种模型的特点从而提高模型预测的准确度,所以被广泛应用.但是建立多个模型会增加优化过程的计算成本,因此本文提出一种基于历史模型集... 当前,基于代理模型辅助的进化算法广泛用于解决昂贵优化问题.其中,由于集成模型策略可以有效的集合多种模型的特点从而提高模型预测的准确度,所以被广泛应用.但是建立多个模型会增加优化过程的计算成本,因此本文提出一种基于历史模型集成辅助的差分进化算法.本文工作分为两部分:首先,提出由一部分历史模型和当前模型构成集成模型,该策略可以有效的降低计算成本.其次,提出一种新的基于决策空间欧式距离的不确定度评价标准,用于选择个体进行真实计算.为了验证本文提出算法的有效性,将本文方法与相关算法在CEC2005测试函数上测试,并且进行比较.实验结果证明本文提出的算法可以更有效的解决昂贵优化问题. 展开更多
关键词 昂贵优化问题 代理模型辅助进化算法 集成历史模型 不确定度
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基于Kriging模型的改进型NSGA-Ⅲ解决昂贵优化问题 被引量:1
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作者 耿焕同 宋飞飞 +1 位作者 周征礼 徐小涵 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2023年第7期194-206,共13页
在许多实际的优化问题中,为了进行适应度评估,其物理实验或数值仿真代价高昂,这给大多数现有的多目标进化算法(EAs)带来了巨大挑战。因此,文中提出了一种基于克里金模型辅助的改进参考点引导进化的优化算法,用于解决昂贵的超多目标优化... 在许多实际的优化问题中,为了进行适应度评估,其物理实验或数值仿真代价高昂,这给大多数现有的多目标进化算法(EAs)带来了巨大挑战。因此,文中提出了一种基于克里金模型辅助的改进参考点引导进化的优化算法,用于解决昂贵的超多目标优化问题。具体而言,根据种群的空间分布特征,借助关联点的熵差信息筛选参考点引导进化,以达到探索与开发的平衡。所提出的代理辅助进化算法(SAEA)使用克里金法来逼近每个目标函数,而无需进行原始昂贵的函数评估从而降低了计算成本。模型管理中采用一种纯指标填充采样准则,借助收敛性、多样性指标确定适当采样策略并使用昂贵目标函数对采样解进行真实评估以提升种群收敛与算法优化的效率。对具有3个以上目标的80个DTLZ与WFG基准测试问题进行了对比研究,证明了此算法的有效性和可行性。 展开更多
关键词 昂贵耗时问题 进化算法 代理辅助多目标优化 KRIGING模型 模型管理
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