Recent advances in computationally efficient non-myopic Bayesian optimization (BO) improve query efficiency over traditional myopic methods like expected improvement while only modestly increasing computational cost. These advances have been largely limited, however, to unconstrained optimization. For constrained optimization, the few existing non-myopic BO methods require heavy computation. For instance, one existing non-myopic constrained BO method [Lam and Willcox, 2017] relies on computationally expensive unreliable brute-force derivative-free optimization of a Monte Carlo rollout acquisition function. Methods that use the reparameterization trick for more efficient derivative-based optimization of non-myopic acquisition functions in the unconstrained setting, like sample average approximation and infinitesimal perturbation analysis, do not extend: constraints introduce discontinuities in the sampled acquisition function surface that hinder its optimization. Moreover, we argue here that being non-myopic is even more important in constrained problems because fear of violating constraints pushes myopic methods away from sampling the boundary between feasible and infeasible regions, slowing the discovery of optimal solutions with tight constraints. In this paper, we propose a computationally efficient two-step lookahead constrained Bayesian optimization acquisition function (2-OPT-C) supporting both sequential and batch settings. To enable fast acquisition function optimization, we develop a novel likelihood-ratio-based unbiased estimator of the gradient of the two-step optimal acquisition function that does not use the reparameterization trick. In numerical experiments, 2-OPT-C typically improves query efficiency by 2x or more over previous methods, and in some cases by 10x or more.


翻译:最近在计算效率非甲基巴耶斯优化(BO)方面的进步,提高了传统近似方法的查询效率,如预期的改进,而只是略微增加计算成本。但这些进步基本上限于不限制的优化。对于限制优化,现有的少数非甲基BO方法需要大量计算。例如,现有的非甲基限制BO方法[Lam和Willcox,2017年]依赖于计算成本高昂的不可靠的不可靠的布鲁力衍生衍生工具优化蒙特卡洛推出阶段的获取功能。在未受限制的设置中,使用重新校准的技巧来更高效地优化非甲基巴氏获取功能,如样本平均近似和无限的扰动分析等,这些进步基本上限于不限制的优化。在抽样获取功能表面存在不连续的制约,妨碍其优化。此外,我们在这里指出,由于害怕受到制约,因此更严重的问题就更加严重了限制问题,使我们无法在可行和不可行的区域之间取样,减缓找到最佳的解决方案的发现时间,在不精确的2级化环境中,我们建议一种高效的升级的获取功能(Servial-C)通过快速的获取功能,我们可以计算一种高效的升级的升级的升级的获取功能。

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