We consider the problem of black-box multi-objective optimization (MOO) using expensive function evaluations (also referred to as experiments), where the goal is to approximate the true Pareto set of solutions by minimizing the total resource cost of experiments. For example, in hardware design optimization, we need to find the designs that trade-off performance, energy, and area overhead using expensive computational simulations. The key challenge is to select the sequence of experiments to uncover high-quality solutions using minimal resources. In this paper, we propose a general framework for solving MOO problems based on the principle of output space entropy (OSE) search: select the experiment that maximizes the information gained per unit resource cost about the true Pareto front. We appropriately instantiate the principle of OSE search to derive efficient algorithms for the following four MOO problem settings: 1) The most basic em single-fidelity setting, where experiments are expensive and accurate; 2) Handling em black-box constraints} which cannot be evaluated without performing experiments; 3) The discrete multi-fidelity setting, where experiments can vary in the amount of resources consumed and their evaluation accuracy; and 4) The em continuous-fidelity setting, where continuous function approximations result in a huge space of experiments. Experiments on diverse synthetic and real-world benchmarks show that our OSE search based algorithms improve over state-of-the-art methods in terms of both computational-efficiency and accuracy of MOO solutions.


翻译:我们考虑黑箱多目标优化(MOO)问题,使用昂贵的功能评估(也称为实验),用昂贵的功能评估(也称为实验)来计算黑箱多目标优化(MOO)问题,其目标是通过尽量减少实验的总资源成本来接近真正的Pareto解决方案。例如,在硬件设计优化方面,我们需要找到使用昂贵的计算模拟来交换性能、能量和地区间接费用的设计。关键的挑战是如何选择实验序列,以利用最微小的资源来发现高质量的解决方案。在本文中,我们提议了一个基于输出空间激素(OSE)搜索原则的解决MOO问题的总体框架:选择一个能够最大限度地增加真正Pareto前方单位资源成本所获信息的实验。我们在硬件设计优化时,需要找到OSE搜索原则,以便为以下四个MOO问题环境找到高效的算法:(1) 最基本的单纤维环境,实验成本昂贵和准确;(2) 处理黑箱制约},不进行实验就无法评估;(3) 离心多纤维设置,在资源消耗量及其评价精确度方面,实验可以改变对真实的单位成本的精确度;(4) 不断的SE-comlifile-comlialalalimalalalal-alalalal-resulational-resulation-resulation-resulation-resulation-resslation-ress)。

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