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超椭圆密度采样:加速高维优化的剥削性序列

Hyperellipsoid Density Sampling: Exploitative Sequences to Accelerate High-Dimensional Optimization

Julian Soltes

arXiv
2025年11月11日

维度的诅咒在优化问题上构成了一个普遍存在的挑战,搜索空间的指数扩张迅速导致传统算法变得低效或不可行。 提出了自适应采样策略,以加速该领域的优化,作为统一准蒙特卡洛(QMC)方法的替代品。 这种方法,称为Hyperellipsoid Density Sampling(HDS),通过在整个搜索空间中定义多个Hyperellipsoid来生成其序列。 HDS使用三种类型的无监督学习算法来规避高维几何计算,产生一个智能的、非均匀的样本序列,利用参数空间的统计上有希望的区域,提高高维优化问题的最终解决方案质量。 该方法的一个关键特征是可选的高斯权重,可以将其提供给影响样本分布到已知感兴趣的位置。 这种能力使HDS在优化之外的应用具有多功能性,提供聚焦,更密集的样品分布,模型需要将精力集中在参数空间的特定,非统一区域。 该方法针对标准QMC方法Sobol进行了评估,该方法在29 CEC2017基准测试函数中使用差分演变(DE)。 结果显示,溶液几何均误差(p < 0.05)在统计学上显着改善,平均性能提升从30D的3%到10D的37%不等。 本文展示了HDS作为QMC采样的稳健替代品的功效,用于高维优化。

The curse of dimensionality presents a pervasive challenge in optimization problems, with exponential expansion of the search space rapidly causing traditional algorithms to become inefficient or infeasible. An adaptive sampling strategy is presented to accelerate optimization in this domain as an alternative to uniform quasi-Monte Carlo (QMC) methods. This method, referred to as Hyperellipsoid Density Sampling (HDS), generates its sequences by defining multiple hyperellipsoids throughout the se...