The NSGA-II is one of the most prominent algorithms to solve multi-objective optimization problems. Despite numerous successful applications and, very recently, also competitive mathematical performance guarantees, several studies have shown that the NSGA-II is less effective for larger numbers of objectives. In this work, we use mathematical runtime analyses to rigorously prove and quantify this phenomenon. We show that even on the simple OneMinMax benchmark, where every solution is Pareto optimal, the NSGA-II also with large population sizes cannot compute the full Pareto front (objective vectors of all Pareto optima) in sub-exponential time. Our proofs suggest that the reason for this unexpected behavior lies in the fact that in the computation of the crowding distance, the different objectives are regarded independently. This is not a problem for two objectives, where any sorting of a pair-wise incomparable set of solutions according to one objective is also such a sorting according to the other objective (in the inverse order).


翻译:NSGA- II是解决多目标优化问题最突出的算法之一。 尽管许多应用都成功,最近还有竞争性数学性能保证,但一些研究显示,NSGA- II对于更多目标的效果较低。 在这项工作中,我们使用数学运行时间分析来严格证明和量化这一现象。 我们显示,即使在简单的OneMinmax基准上,每个解决方案都是最佳的帕雷托(Pareto- II),拥有大量人口规模的NSGA- II(所有Pareto Popima的客观矢量)也不能在亚特化时间计算完整的Pareto(所有Paretoopima的客观矢量 ) 。 我们的证据表明,这种意想不到的行为的原因在于在计算挤动距离时,不同的目标被独立地看待。 对于两个目标来说,这不是一个问题, 任何按照一个目标对称不相容的一套解决方案的分类,也不可能按照另一个目标(反序)进行这样的排序。

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