In recent years, genetic programming (GP)-based evolutionary feature construction has achieved significant success. However, a primary challenge with evolutionary feature construction is its tendency to overfit the training data, resulting in poor generalization on unseen data. In this research, we draw inspiration from PAC-Bayesian theory and propose using sharpness-aware minimization in function space to discover symbolic features that exhibit robust performance within a smooth loss landscape in the semantic space. By optimizing sharpness in conjunction with cross-validation loss, as well as designing a sharpness reduction layer, the proposed method effectively mitigates the overfitting problem of GP, especially when dealing with a limited number of instances or in the presence of label noise. Experimental results on 58 real-world regression datasets show that our approach outperforms standard GP as well as six state-of-the-art complexity measurement methods for GP in controlling overfitting. Furthermore, the ensemble version of GP with sharpness-aware minimization demonstrates superior performance compared to nine fine-tuned machine learning and symbolic regression algorithms, including XGBoost and LightGBM.


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过拟合,在AI领域多指机器学习得到模型太过复杂,导致在训练集上表现很好,然而在测试集上却不尽人意。过拟合(over-fitting)也称为过学习,它的直观表现是算法在训练集上表现好,但在测试集上表现不好,泛化性能差。过拟合是在模型参数拟合过程中由于训练数据包含抽样误差,在训练时复杂的模型将抽样误差也进行了拟合导致的。
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