We propose a novel constraint-handling technique for the covariance matrix adaptation evolution strategy (CMA-ES). The proposed technique is aimed at solving explicitly constrained black-box continuous optimization problems, in which the explicit constraint is a constraint whereby the computational time for the constraint violation and its (numerical) gradient are negligible compared to that for the objective function. This method is designed to realize two invariance properties: invariance to the affine transformation of the search space, and invariance to the increasing transformation of the objective and constraint functions. The CMA-ES is designed to possess these properties for handling difficulties that appear in black-box optimization problems, such as non-separability, ill-conditioning, ruggedness, and the different orders of magnitude in the objective. The proposed constraint-handling technique (CHT), known as ARCH, modifies the underlying CMA-ES only in terms of the ranking of the candidate solutions. It employs a repair operator and an adaptive ranking aggregation strategy to compute the ranking. We developed test problems to evaluate the effects of the invariance properties, and performed experiments to empirically verify the invariance of the algorithm. We compared the proposed method with other CHTs on the CEC 2006 constrained optimization benchmark suite to demonstrate its efficacy. Empirical studies reveal that ARCH is able to exploit the explicitness of the constraint functions effectively, sometimes even more efficiently than an existing box-constraint handling technique on box-constrained problems, while exhibiting the invariance properties. Moreover, ARCH overwhelmingly outperforms CHTs by not exploiting the explicit constraints in terms of the number of objective function calls.


翻译:我们提出一种新颖的制约处理方法,用于共变矩阵适应演变战略(CMA-ES)。拟议技术旨在解决明确受限制的黑盒连续优化问题,其中明确的制约是一个制约因素,使限制违约的计算时间及其(数字)梯度与目标函数相比微不足道。该方法旨在实现两种差异性特性:与搜索空间的偏差变化不一致,与目标和制约功能的不断转变不相容。CMA-ES旨在拥有这些特性,以处理黑盒优化问题中出现的困难,如不易分离、调制不良、坚固以及目标中不同数量级的问题。拟议的限制-处理技术(CHT)被称为ARCH,仅根据候选解决方案的排序而修改基本的CMA-ES。它使用一个修理操作器和调整排序汇总战略来理解排名。我们开发了测试问题,以评估差异性特性的效果,并进行了实验,以实验性地核实在不易逆差、不易调节、坚固以及目标在目标中存在不同数量级的问题。我们提议的方法,在2006年的透明度上,与现行标准格式相比,在标准格式中,我们提议的方法是更精确地展示。

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