Optimizing expensive black-box systems with limited data is an extremely challenging problem. As a resolution, we present a new surrogate optimization approach by addressing two gaps in prior research -- unimportant input variables and inefficient treatment of uncertainty associated with the black-box output. We first design a new flexible non-interpolating parsimonious surrogate model using a partitioning-based multivariate adaptive regression splines approach, Tree Knot MARS (TK-MARS). The proposed model is specifically designed for optimization by capturing the structure of the function, bending at near-optimal locations, and is capable of screening unimportant input variables. Furthermore, we develop a novel replication approach called \emph{Smart-Replication}, to overcome the uncertainty associated with the black-box output. The Smart-Replication approach identifies promising input points to replicate and avoids unnecessary evaluations of other data points. Smart-Replication is agnostic to the choice of a surrogate and can adapt itself to an unknown noise level. Finally to demonstrate the effectiveness of our proposed approaches we consider different complex global optimization test functions from the surrogate optimization literature. The results indicate that TK-MARS outperforms original MARS within a surrogate optimization algorithm and successfully detects important variables. The results also show that although non-interpolating surrogates can mitigate uncertainty, replication is still beneficial for optimizing highly complex black-box functions. The robustness and the quality of the final optimum solution found through Smart-Replication are competitive with that using no replications in environments with low levels of noise and using a fixed number of replications in highly noisy environments.


翻译:优化昂贵且数据有限的黑箱系统是一个极具挑战性的问题。作为一个解决方案,我们展示了一种新的替代优化方法,解决了先前研究中的两个缺口 -- -- 与黑箱输出相关的输入变量无关重要,对不确定性的处理效率低下。我们首先设计了一种新的灵活且不内插的、有讽刺色彩的代谢模型,使用基于分区的多变适应性回归样条式方法,Tree Knot MARS(TK-MARS) 。拟议模型是专门为优化而设计的,通过捕捉功能结构,在近最佳地点弯曲,并能够筛选非重要投入变量中的两个缺口。此外,我们开发了一种名为\emph{Smart-Rempredition}的新式复制方法,以克服与黑箱输出相关的不确定性。智能化方法确定了有希望的输入点,以便复制和避免对其他数据点进行不必要的评估。智能复制对于仍然选择具有启发性,并且可以将数字调整到一个未知的高度的噪音水平。最后展示了我们拟议方法的有效性,我们考虑的是,从替代的绿色复制性复制的复制性功能中选择了不同的全球初始黑点测试功能,但是也通过大量的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度,在模型的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度是的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度是的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度的精度。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
31+阅读 · 2021年6月12日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
125+阅读 · 2020年11月20日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
商业数据分析,39页ppt
专知会员服务
160+阅读 · 2020年6月2日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
动物脑的好奇心和强化学习的好奇心
CreateAMind
10+阅读 · 2019年1月26日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
0+阅读 · 2021年10月28日
Arxiv
0+阅读 · 2021年10月28日
Arxiv
0+阅读 · 2021年10月27日
Arxiv
30+阅读 · 2021年7月7日
VIP会员
相关VIP内容
专知会员服务
31+阅读 · 2021年6月12日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
125+阅读 · 2020年11月20日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
商业数据分析,39页ppt
专知会员服务
160+阅读 · 2020年6月2日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
动物脑的好奇心和强化学习的好奇心
CreateAMind
10+阅读 · 2019年1月26日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员