Faster Computation of Expected Hypervolume Improvement

计算 数学优化 算法 多目标优化 高斯分布 交叉口(航空) 概率密度函数 功能(生物学) 计算机科学 多元正态分布 数学 帕累托原理 多元统计 统计 进化生物学 生物 物理 量子力学 工程类 航空航天工程
作者
Iris Hupkens,Michael Emmerich,André Deutz
出处
期刊:Cornell University - arXiv 被引量:5
标识
DOI:10.48550/arxiv.1408.7114
摘要

The expected improvement algorithm (or efficient global optimization) aims for global continuous optimization with a limited budget of black-box function evaluations. It is based on a statistical model of the function learned from previous evaluations and an infill criterion - the expected improvement - used to find a promising point for a new evaluation. The `expected improvement' infill criterion takes into account the mean and variance of a predictive multivariate Gaussian distribution. The expected improvement algorithm has recently been generalized to multiobjective optimization. In order to measure the improvement of a Pareto front quantitatively the gain in dominated (hyper-)volume is used. The computation of the expected hypervolume improvement (EHVI) is a multidimensional integration of a step-wise defined non-linear function related to the Gaussian probability density function over an intersection of boxes. This paper provides a new algorithm for the exact computation of the expected improvement to more than two objective functions. For the bicriteria case it has a time complexity in $O(n^2)$ with $n$ denoting the number of points in the current best Pareto front approximation. It improves previously known algorithms with time complexity $O(n^3 \log n)$. For tricriteria optimization we devise an algorithm with time complexity of $O(n^3)$. Besides discussing the new time complexity bounds the speed of the new algorithm is also tested empirically on test data. It is shown that further improvements in speed can be achieved by reusing data structures built up in previous iterations. The resulting numerical algorithms can be readily used in existing implementations of hypervolume-based expected improvement algorithms.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
feng完成签到,获得积分10
1秒前
小涂同学发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
wu完成签到,获得积分10
4秒前
CAOHB完成签到,获得积分10
4秒前
风中的语蝶完成签到,获得积分20
5秒前
5秒前
喜羊羊发布了新的文献求助10
5秒前
菜系完成签到,获得积分10
5秒前
四月发布了新的文献求助10
5秒前
jimmy_bytheway完成签到,获得积分0
6秒前
6秒前
无风完成签到 ,获得积分10
7秒前
星弟发布了新的文献求助10
7秒前
火花完成签到,获得积分10
7秒前
微雨发布了新的文献求助10
9秒前
小鱼关注了科研通微信公众号
9秒前
10秒前
朱先生发布了新的文献求助10
10秒前
orixero应助几分之几采纳,获得10
11秒前
Ysk发布了新的文献求助10
11秒前
glycine完成签到,获得积分10
12秒前
酷酷的赛凤完成签到,获得积分10
13秒前
上官万仇发布了新的文献求助10
13秒前
快乐的呼呼完成签到,获得积分10
13秒前
丝垚完成签到,获得积分10
14秒前
11122发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
orixero应助摆渡人采纳,获得10
16秒前
liu发布了新的文献求助10
17秒前
忧伤的冰薇完成签到 ,获得积分10
17秒前
奔腾小马发布了新的文献求助200
18秒前
19秒前
彭于晏应助beibeibaobao采纳,获得10
21秒前
清欢渡完成签到,获得积分10
22秒前
Ava应助丁真采纳,获得10
22秒前
朱先生完成签到,获得积分10
22秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
Russian Politics Today: Stability and Fragility (2nd Edition) 500
Death Without End: Korea and the Thanatographics of War 500
Der Gleislage auf der Spur 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6083117
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7913456
关于积分的说明 16367781
捐赠科研通 5218296
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2789886
邀请新用户注册赠送积分活动 1772906
关于科研通互助平台的介绍 1649256