In this study, we address the problem of optimizing multi-output black-box functions under uncertain environments. We formulate this problem as the estimation of the uncertain Pareto-frontier (PF) of a multi-output Bayesian surrogate model with two types of variables: design variables and environmental variables. We consider this problem within the context of Bayesian optimization (BO) under uncertain environments, where the design variables are controllable, whereas the environmental variables are assumed to be random and not controllable. The challenge of this problem is to robustly estimate the PF when the distribution of the environmental variables is unknown, that is, to estimate the PF when the environmental variables are generated from the worst possible distribution. We propose a method for solving the BO problem by appropriately incorporating the uncertainties of the environmental variables and their probability distribution. We demonstrate that the proposed method can find an arbitrarily accurate PF with high probability in a finite number of iterations. We also evaluate the performance of the proposed method through numerical experiments.


翻译:在这项研究中,我们探讨了在不确定的环境中优化多输出黑盒功能的问题。我们将这一问题作为多种输出贝叶西亚替代模型的不确定Pareto-front(PF)的估算来表述:设计变量和环境变量。我们在设计变量是可以控制的、环境变量被认为是随机的、不可控制的不确定环境中的巴伊西亚优化(BO)背景下审议这一问题。当环境变量的分布不明时,这一问题的挑战是精确估计PF,即当环境变量的分布最差时估计PF。我们提出了一种方法,通过适当纳入环境变量的不确定性及其概率分布来解决BO问题。我们证明拟议方法可以找到任意准确的PF,在一定的迭代数中具有很高的概率。我们还通过数字实验评估拟议方法的性能。

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