We continue the study of Genetic Algorithms (GA) on combinatorial optimization problems where the candidate solutions need to satisfy a balancedness constraint. It has been observed that the reduction of the search space size granted by ad-hoc crossover and mutation operators does not usually translate to a substantial improvement of the GA performances. There is still no clear explanation of this phenomenon, although it is suspected that a balanced representation might yield a more irregular fitness landscape, where it could be more difficult for GA to converge to a global optimum. In this paper, we investigate this issue by adding a local search step to a GA with balanced operators, and use it to evolve highly nonlinear balanced Boolean functions. In particular, we organize our experiments around two research questions, namely if local search (1) improves the convergence speed of GA, and (2) decreases the population diversity. Surprisingly, while our results answer affirmatively the first question, they also show that adding local search actually \emph{increases} the diversity among the individuals in the population. We link these findings to some recent results on fitness landscape analysis for problems on Boolean functions.


翻译:我们继续研究关于组合优化问题的遗传算法(GA),因为候选解决方案需要满足平衡性制约。我们发现,临时交叉和突变操作员给予的搜索空间缩小通常不会导致显著改进GA的性能。对于这一现象,我们仍没有清楚的解释,尽管人们怀疑均衡代表制可能会产生一种更不正常的健身环境,使GA更难以凝聚到一个全球最佳状态。在本文中,我们研究这一问题,方法是在GA上增加一个本地搜索步骤,由均衡操作员组成,并用它来发展高度非线性平衡的布尔林功能。特别是,我们围绕两个研究问题组织实验,即如果本地搜索(1)提高GA的趋同速度,和(2)减少人口多样性。令人惊讶的是,尽管我们的结果肯定了第一个问题,但它们也表明,增加本地搜索实际上可以增加人口的多样性。我们将这些调查结果与最近关于布尔林功能问题的健康景观分析的一些结果联系起来。

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