Bayesian Optimization (BO) is a surrogate-based global optimization strategy that relies on a Gaussian Process regression (GPR) model to approximate the objective function and an acquisition function to suggest candidate points. It is well-known that BO does not scale well for high-dimensional problems because the GPR model requires substantially more data points to achieve sufficient accuracy and acquisition optimization becomes computationally expensive in high dimensions. Several recent works aim at addressing these issues, e.g., methods that implement online variable selection or conduct the search on a lower-dimensional sub-manifold of the original search space. Advancing our previous work of PCA-BO that learns a linear sub-manifold, this paper proposes a novel kernel PCA-assisted BO (KPCA-BO) algorithm, which embeds a non-linear sub-manifold in the search space and performs BO on this sub-manifold. Intuitively, constructing the GPR model on a lower-dimensional sub-manifold helps improve the modeling accuracy without requiring much more data from the objective function. Also, our approach defines the acquisition function on the lower-dimensional sub-manifold, making the acquisition optimization more manageable. We compare the performance of KPCA-BO to the vanilla BO and PCA-BO on the multi-modal problems of the COCO/BBOB benchmark suite. Empirical results show that KPCA-BO outperforms BO in terms of convergence speed on most test problems, and this benefit becomes more significant when the dimensionality increases. For the 60D functions, KPCA-BO surpasses PCA-BO in many test cases. Moreover, it efficiently reduces the CPU time required to train the GPR model and optimize the acquisition function compared to the vanilla BO.


翻译:Bayesian Optimination(BO)是一种基于代理的基于代理的基于Gausian进程回归(GPR)的全球优化战略,它依靠一个Gausian进程回归模型(GPR)来接近目标功能和获取功能来建议候选点。众所周知,BO对于高层面的问题规模不大,因为GPR模型需要大量更多的数据点才能实现足够的准确性,而获取优化则在高层面计算成本成本成本。最近一些旨在解决这些问题的工作,例如,实施在线变量选择或对原始搜索空间的较低层面次层进行搜索的方法。 推进我们先前的PCA-BO(GPR)工作,以学习一个线性次层分层值来推进我们以前的工作。 本文提出了一个新的由CPA协助的BO(KPCA-BO)核心值规模算法,在搜索空间中嵌入一个非线性次层的分层分层分层值,在高层次分层上建立GBOBO的模型模型,在目标功能中提高了模型的精确性精确性,在OBOBO(BO/BA)下级分级计算结果中则要降低(WIRC/BAR)的获取。

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