Evolutionary algorithms (EAs) are widely used for multi-objective optimization due to their population-based nature. Traditional multi-objective EAs (MOEAs) generate a large set of solutions to approximate the Pareto front, leaving a decision maker (DM) with the task of selecting a preferred solution. However, this process can be inefficient and time-consuming, especially when there are many objectives or the subjective preferences of DM is known. To address this issue, interactive MOEAs (iMOEAs) combine decision making into the optimization process, i.e., update the population with the help of the DM. In contrast to their wide applications, there has existed only two pieces of theoretical works on iMOEAs, which only considered interactive variants of the two simple single-objective algorithms, RLS and (1+1)-EA. This paper provides the first running time analysis (the essential theoretical aspect of EAs) for practical iMOEAs. Specifically, we prove that the expected running time of the well-developed interactive NSGA-II (called R-NSGA-II) for solving the OneMinMax and OneJumpZeroJump problems is $O(n \log n)$ and $O(n^k)$, respectively, which are all asymptotically faster than the traditional NSGA-II. Meanwhile, we present a variant of OneMinMax, and prove that R-NSGA-II can be exponentially slower than NSGA-II. These results provide theoretical justification for the effectiveness of iMOEAs while identifying situations where they may fail. Experiments are also conducted to validate the theoretical results.


翻译:进化算法(EAs)因其基于种群的特点,被广泛用于多目标优化。传统多目标进化算法(MOEAs)生成大量解集以近似帕累托前沿,留给决策者(DM)选择偏好解的任务。然而,当目标数量较多或已知DM的主观偏好时,这一过程可能效率低下且耗时。为解决此问题,交互式MOEAs(iMOEAs)将决策过程融入优化中,即借助DM更新种群。尽管应用广泛,但目前仅有两项关于iMOEAs的理论工作,且仅考虑了两种简单单目标算法RLS和(1+1)-EA的交互变体。本文首次对实用iMOEAs进行了运行时间分析(EAs的核心理论方面)。具体而言,我们证明了成熟的交互式NSGA-II(称为R-NSGA-II)在求解OneMinMax和OneJumpZeroJump问题时的期望运行时间分别为$O(n \log n)$和$O(n^k)$,这些均渐进快于传统NSGA-II。同时,我们提出了OneMinMax的一个变体,并证明R-NSGA-II可能比NSGA-II慢指数级。这些结果在理论上验证了iMOEAs的有效性,同时指出了其可能失效的场景。还进行了实验以验证理论结果。

0
下载
关闭预览

相关内容

IFIP TC13 Conference on Human-Computer Interaction是人机交互领域的研究者和实践者展示其工作的重要平台。多年来,这些会议吸引了来自几个国家和文化的研究人员。官网链接:http://interact2019.org/
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12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
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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015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
2+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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月29日
Arxiv
17+阅读 · 2021年7月18日
Principal Neighbourhood Aggregation for Graph Nets
Arxiv
17+阅读 · 2020年6月7日
VIP会员
最新内容
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
7+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
7+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
5+阅读 · 6月21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
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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015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
2+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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员