Surrogate-assisted evolutionary algorithms have been widely developed to solve complex and computationally expensive multi-objective optimization problems in recent years. However, when dealing with high-dimensional optimization problems, the performance of these surrogate-assisted multi-objective evolutionary algorithms deteriorate drastically. In this work, a novel Classifier-assisted rank-based learning and Local Model based multi-objective Evolutionary Algorithm (CLMEA) is proposed for high-dimensional expensive multi-objective optimization problems. The proposed algorithm consists of three parts: classifier-assisted rank-based learning, hypervolume-based non-dominated search, and local search in the relatively sparse objective space. Specifically, a probabilistic neural network is built as classifier to divide the offspring into a number of ranks. The offspring in different ranks uses rank-based learning strategy to generate more promising and informative candidates for real function evaluations. Then, radial basis function networks are built as surrogates to approximate the objective functions. After searching non-dominated solutions assisted by the surrogate model, the candidates with higher hypervolume improvement are selected for real evaluations. Subsequently, in order to maintain the diversity of solutions, the most uncertain sample point from the non-dominated solutions measured by the crowding distance is selected as the guided parent to further infill in the uncertain region of the front. The experimental results of benchmark problems and a real-world application on geothermal reservoir heat extraction optimization demonstrate that the proposed algorithm shows superior performance compared with the state-of-the-art surrogate-assisted multi-objective evolutionary algorithms. The source code for this work is available at https://github.com/JellyChen7/CLMEA.


翻译:最近几年,基于代理的进化算法被广泛开发用于解决复杂且计算代价昂贵的多目标优化问题。然而,当处理高维优化问题时,这些代理辅助的多目标进化算法的性能会急剧下降。本文提出了一种新颖的基于分类器辅助的排名学习和局部模型的多目标进化算法 (CLMEA),用于高维昂贵多目标优化问题。所提出的算法由三个部分组成:分类器辅助的排名学习、基于超体积的非支配区域搜索和稀疏目标空间中的局部搜索。具体来说,构建一个概率神经网络作为分类器,将后代分为几个等级。不同等级的后代使用基于排名的学习策略,生成更加有前途和信息丰富的候选者进行实际函数评估。然后,建立径向基函数网络作为代理,近似目标函数。在辅助代理模型搜索非支配解之后,选择具有更高超体积改进的候选者进行实际评估。随后,为了保持解的多样性,从不支配解中测量出拥挤距离最不确定的点作为引导父代,在前沿不确定区域进一步填充。基准问题和地热储层热采优化的实际应用的实验结果表明,所提出的算法在性能上优于现有的代理辅助多目标进化算法。本研究的源代码可在 https://github.com/JellyChen7/CLMEA 上获得。

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