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
xiaodusb完成签到 ,获得积分10
1秒前
天天快乐应助温柔柜子采纳,获得10
3秒前
Criminology34应助oleskarabach采纳,获得10
3秒前
Starwalker应助科研同人采纳,获得30
3秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
5秒前
入变发布了新的文献求助10
5秒前
7秒前
7秒前
9秒前
9秒前
9秒前
9秒前
9秒前
10秒前
ylkylk关注了科研通微信公众号
10秒前
10秒前
所所应助积极璎采纳,获得10
12秒前
HesperLxy完成签到,获得积分20
12秒前
13秒前
叽里咕噜发布了新的文献求助10
13秒前
Yuan完成签到,获得积分10
14秒前
sinlar发布了新的文献求助10
14秒前
QUPY发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
善学以致用应助健达采纳,获得10
15秒前
16秒前
HesperLxy发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
海丽完成签到,获得积分10
16秒前
科研通AI6.1应助高天雨采纳,获得10
17秒前
17秒前
NexusExplorer应助粗暴的大门采纳,获得10
17秒前
Akim应助二狗采纳,获得10
17秒前
刘立凡发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
祁梦完成签到 ,获得积分10
18秒前
19秒前
方东完成签到,获得积分10
20秒前
小二郎应助杏杏采纳,获得10
20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
Encyclopedia of Quaternary Science Reference Third edition 6000
Encyclopedia of Forensic and Legal Medicine Third Edition 5000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Aerospace Engineering Education During the First Century of Flight 3000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
Les Mantodea de guyane 2000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5785393
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5687580
关于积分的说明 15467396
捐赠科研通 4914484
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2645216
邀请新用户注册赠送积分活动 1593054
关于科研通互助平台的介绍 1547382