The large-scale multiobjective optimization problem (LSMOP) is characterized by simultaneously optimizing multiple conflicting objectives and involving hundreds of decision variables. Many real-world applications in engineering fields can be modeled as LSMOPs; simultaneously, engineering applications require insensitivity in performance. This requirement usually means that the results from the algorithm runs should not only be good for every run in terms of performance but also that the performance of multiple runs should not fluctuate too much, i.e., the algorithm shows good insensitivity. Considering that substantial computational resources are requested for each run, it is essential to improve upon the performance of the large-scale multiobjective optimization algorithm, as well as the insensitivity of the algorithm. However, existing large-scale multiobjective optimization algorithms solely focus on improving the performance of the algorithms, leaving the insensitivity characteristics unattended. In this work, we propose an evolutionary algorithm for solving LSMOPs based on Monte Carlo tree search, the so-called LMMOCTS, which aims to improve the performance and insensitivity for large-scale multiobjective optimization problems. The proposed method samples the decision variables to construct new nodes on the Monte Carlo tree for optimization and evaluation. It selects nodes with good evaluation for further search to reduce the performance sensitivity caused by large-scale decision variables. We compare the proposed algorithm with several state-of-the-art designs on different benchmark functions. We also propose two metrics to measure the sensitivity of the algorithm. The experimental results confirm the effectiveness and performance insensitivity of the proposed design for solving large-scale multiobjective optimization problems.


翻译:大规模多目标优化问题(LSMOP)需要同时优化多个冲突的目标,并涉及数百个决策变量。许多工程应用可以被建模为LSMOP。与此同时,工程应用需要在性能上表现出鲁棒性。这通常意味着算法运行的结果不仅在性能方面对每次运行都很好,而且多次运行的性能变化不应太大,即算法表现出良好的鲁棒性。考虑到每次运行需要大量的计算资源,因此改进大规模多目标优化算法的性能以及算法的鲁棒性是至关重要的。然而,现有的大规模多目标优化算法仅集中于提高算法的性能,而忽视了鲁棒性的特征。在这项工作中,我们提出了一种基于蒙特卡罗树搜索的大规模多目标优化的进化算法,称为LMMOCTS,旨在提高大规模多目标优化问题的性能和鲁棒性。所提出的方法通过对决策变量进行采样来构建优化和评估的蒙特卡罗树的新节点。它选择具有良好评估的节点进行进一步搜索,以减少由大规模决策变量引起的性能敏感性。我们将所提出的算法与几种现有的设计在不同的基准函数上进行比较。我们还提出了两种衡量算法敏感性的度量方法。实验结果证实,这种提出的算法设计是解决大规模多目标优化问题的有效和鲁棒性的。

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