Sequential transfer optimization (STO), which aims to improve optimization performance by exploiting knowledge captured from previously-solved optimization tasks stored in a database, has been gaining increasing research attention in recent years. However, despite significant advancements in algorithm design, the test problems in STO are not well designed. Oftentimes, they are either randomly assembled by other benchmark functions that have identical optima or are generated from practical problems that exhibit limited variations. The relationships between the optimal solutions of source and target tasks in these problems are manually configured and thus monotonous, limiting their ability to represent the diverse relationships of real-world problems. Consequently, the promising results achieved by many algorithms on these problems are highly biased and difficult to be generalized to other problems. In light of this, we first introduce a few rudimentary concepts for characterizing STO problems (STOPs) and present an important problem feature overlooked in previous studies, namely similarity distribution, which quantitatively delineates the relationship between the optima of source and target tasks. Then, we propose general design guidelines and a problem generator with superior extendibility. Specifically, the similarity distribution of a problem can be systematically customized by modifying a parameterized density function, enabling a broad spectrum of representation for the diverse similarity relationships of real-world problems. Lastly, a benchmark suite with 12 individual STOPs is developed using the proposed generator, which can serve as an arena for comparing different STO algorithms. The source code of the benchmark suite is available at https://github.com/XmingHsueh/STOP.


翻译:近年来,连续转移优化问题(Sequential Transfer Optimization, STO)已经引起了越来越多的关注。STO旨在通过利用从之前解决的优化任务中捕捉的知识来提高优化性能。但是,尽管算法设计方面已经有了重大进展,但STO中的测试问题并没有很好地设计。通常,它们要么是通过随机组合其他基准函数而得到的,这些函数具有相同的最优解,要么是从表现出有限变化的实际问题中生成的。这些问题中源任务和目标任务的最优解之间的关系是手动配置的,因此单调,限制了它们表示真实世界问题的多样性的能力。因此,许多算法在这些问题上取得的有希望的结果具有很高的偏见,并且难以推广到其他问题。考虑到这一点,我们首先引入了一些基本概念,用于描述STO问题(STOPs)并提出之前研究忽略的一个重要问题特征,即相似性分布,这定量地描述了源任务和目标任务最优解之间的关系。然后,我们提出了通用的设计指南和具有出色扩展性的问题生成器。具体而言,问题的相似性分布可以通过修改参数化的密度函数来进行系统定制,从而实现广泛的表示真实世界问题的不同相似性关系的能力。最后,使用所提出的生成器,开发了一个包含12个单独的STOPs的基准套件,可用作比较不同STO算法的竞技场所。该基准套件的源代码可在https://github.com/XmingHsueh/STOP上找到。

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