Evolutionary multitasking (EMT) is an emerging approach for solving multitask optimization problems (MTOPs) and has garnered considerable research interest. The implicit EMT is a significant research branch that utilizes evolution operators to enable knowledge transfer (KT) between tasks. However, current approaches in implicit EMT face challenges in adaptability, due to the use of a limited number of evolution operators and insufficient utilization of evolutionary states for performing KT. This results in suboptimal exploitation of implicit KT's potential to tackle a variety of MTOPs. To overcome these limitations, we propose a novel Learning to Transfer (L2T) framework to automatically discover efficient KT policies for the MTOPs at hand. Our framework conceptualizes the KT process as a learning agent's sequence of strategic decisions within the EMT process. We propose an action formulation for deciding when and how to transfer, a state representation with informative features of evolution states, a reward formulation concerning convergence and transfer efficiency gain, and the environment for the agent to interact with MTOPs. We employ an actor-critic network structure for the agent and learn it via proximal policy optimization. This learned agent can be integrated with various evolutionary algorithms, enhancing their ability to address a range of new MTOPs. Comprehensive empirical studies on both synthetic and real-world MTOPs, encompassing diverse inter-task relationships, function classes, and task distributions are conducted to validate the proposed L2T framework. The results show a marked improvement in the adaptability and performance of implicit EMT when solving a wide spectrum of unseen MTOPs.


翻译:进化多任务优化(EMT)是解决多任务优化问题(MTOPs)的一种新兴方法,已引起广泛的研究关注。隐式EMT是一个重要的研究分支,它利用进化算子实现任务间的知识迁移(KT)。然而,当前隐式EMT方法因使用的进化算子数量有限,且未能充分利用进化状态来执行KT,在适应性方面面临挑战。这导致隐式KT在应对各类MTOP时的潜力未能得到最优开发。为克服这些局限,我们提出了一种新颖的"学习迁移"(L2T)框架,以自动发现适用于当前MTOP的高效KT策略。该框架将KT过程概念化为学习智能体在EMT过程中的一系列策略决策。我们提出了用于决定迁移时机与方式的行为公式、包含进化状态信息特征的状态表示、关注收敛性与迁移效率增益的奖励公式,以及智能体与MTOP交互的环境。我们采用演员-批评家网络结构构建智能体,并通过近端策略优化算法进行学习。该学习得到的智能体可与多种进化算法集成,增强其解决各类新型MTOP的能力。我们在合成与真实世界的MTOP上进行了全面实证研究,涵盖多样化的任务间关系、函数类别和任务分布,以验证所提出的L2T框架。结果表明,在解决广泛未见过的MTOP时,隐式EMT的适应性和性能均有显著提升。

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