Many scientific and industrial applications require joint optimization of multiple, potentially competing objectives. Multi-objective Bayesian optimization (MOBO) is a sample-efficient framework for identifying Pareto-optimal solutions. We show a natural connection between non-dominated solutions and the highest multivariate rank, which coincides with the outermost level line of the joint cumulative distribution function (CDF). We propose the CDF indicator, a Pareto-compliant metric for evaluating the quality of approximate Pareto sets that complements the popular hypervolume indicator. At the heart of MOBO is the acquisition function, which determines the next candidate to evaluate by navigating the best compromises among the objectives. Multi-objective acquisition functions that rely on box decomposition of the objective space, such as the expected hypervolume improvement (EHVI) and entropy search, scale poorly to a large number of objectives. We propose an acquisition function, called BOtied, based on the CDF indicator. BOtied can be implemented efficiently with copulas, a statistical tool for modeling complex, high-dimensional distributions. We benchmark BOtied against common acquisition functions, including EHVI and random scalarization (ParEGO), in a series of synthetic and real-data experiments. BOtied performs on par with the baselines across datasets and metrics while being computationally efficient.


翻译:许多科学与工业应用需要联合优化多个可能相互冲突的目标。多目标贝叶斯优化(MOBO)是一种识别帕累托最优解的样本高效框架。我们揭示了非支配解与最高多元秩之间的自然联系,该秩恰好对应联合累积分布函数(CDF)的最外层等高线。我们提出CDF指标,一种用于评估近似帕累托集质量的帕累托兼容度量,可补充广泛使用的超体积指标。MOBO的核心是采集函数,它通过权衡目标间的最佳折衷来确定下一个待评估候选点。依赖目标空间箱式分解的多目标采集函数(如期望超体积改进EHVI和熵搜索方法)在目标数量较多时扩展性较差。我们基于CDF指标提出名为BOtied的采集函数,该函数可通过Copula——一种用于建模复杂高维分布的统计工具——高效实现。在系列合成与真实数据实验中,我们将BOtied与EHVI和随机标量化(ParEGO)等常见采集函数进行基准测试。结果表明,BOtied在跨数据集与指标维度上性能与基线方法相当,同时保持计算效率。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
神经常微分方程教程,50页ppt,A brief tutorial on Neural ODEs
专知会员服务
74+阅读 · 2020年8月2日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
106+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
IEEE | DSC 2019诚邀稿件 (EI检索)
Call4Papers
10+阅读 · 2019年2月25日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月20日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月20日
VIP会员
最新内容
分层反无人机系统发展新趋势
专知会员服务
7+阅读 · 9月3日
何为协作武器?
专知会员服务
10+阅读 · 9月1日
《理解认知战:超越信息》
专知会员服务
13+阅读 · 9月1日
美国战争部在GenAI.mil上推出OpenAI的ChatGPT Mil
专知会员服务
8+阅读 · 8月31日
人工智能赋能军事维护:重新定义国防战备
专知会员服务
5+阅读 · 8月31日
《美陆军野战手册(2026年):特种部队》
专知会员服务
9+阅读 · 8月31日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
IEEE | DSC 2019诚邀稿件 (EI检索)
Call4Papers
10+阅读 · 2019年2月25日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员