Solving large-scale global optimization problems using enhanced adaptive differential evolution algorithm
Description
This paper presents enhanced adaptive differential evolution (EADE) algorithm for solving high-dimensional optimization problems over continuous space. To utilize the information of good and bad vectors in the DE population, the proposed algorithm introduces a new mutation rule. It uses two random chosen vectors of the top and bottom 100p% individuals in the current population of size NP, while the third vector is selected randomly from the middle [NP-2(100p%)] individuals. The mutation rule is combined with the basic mutation strategy DE/rand/1/bin, where the only one of the two mutation rules is applied with the probability of 0.5. This new mutation scheme helps to maintain effectively the balance between the global exploration and local exploitation abilities for searching process of the DE. Furthermore, we propose a novel self-adaptive scheme for gradual change of the values of the crossover rate that can excellently benefit from the past experience of the individuals in the search space during evolution process which, in turn, can considerably balance the common trade-off between the population diversity and convergence speed. The proposed algorithm has been evaluated on the 7 and 20 standard high-dimensional benchmark numerical optimization problems for both the IEEE CEC-2008 and the IEEE CEC-2010 Special Session and Competition on Large-Scale Global Optimization. The comparison results between EADE and its version and the other state-of-art algorithms that were all tested on these test suites indicate that the proposed algorithm and its version are highly competitive algorithms for solving large-scale global optimization problems.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
تقدم هذه الورقة خوارزمية التطور التفاضلي التكيفي المعززة (EADE) لحل مشاكل التحسين عالية الأبعاد على المساحة المستمرة. للاستفادة من معلومات النواقل الجيدة والسيئة في مجتمع DE، تقدم الخوارزمية المقترحة قاعدة طفرة جديدة. ويستخدم متجهين عشوائيين مختارين من أعلى وأسفل 100p ٪ من الأفراد في المجموعة الحالية من الحجم NP، في حين يتم اختيار المتجه الثالث عشوائيًا من الأفراد [NP -2(100p %)] المتوسطين. يتم دمج قاعدة الطفرة مع استراتيجية الطفرة الأساسية DE/RAND/1/BIN، حيث يتم تطبيق قاعدة واحدة فقط من قاعدتي الطفرة باحتمال 0.5. يساعد مخطط الطفرة الجديد هذا على الحفاظ بشكل فعال على التوازن بين قدرات الاستكشاف العالمية والاستغلال المحلي لعملية البحث في DE. علاوة على ذلك، نقترح مخططًا جديدًا للتكيف الذاتي للتغيير التدريجي لقيم معدل الانتقال الذي يمكن أن يستفيد بشكل ممتاز من التجربة السابقة للأفراد في مساحة البحث أثناء عملية التطور والتي بدورها يمكن أن توازن بشكل كبير المفاضلة المشتركة بين التنوع السكاني وسرعة التقارب. تم تقييم الخوارزمية المقترحة على 7 و 20 مشكلة تحسين رقمية معيارية عالية الأبعاد لكل من IEEE CEC -2008 و IEEE CEC -2010 Special Session and Competition on Large - Scale Global Optimization. تشير نتائج المقارنة بين EADE وإصدارها والخوارزميات الحديثة الأخرى التي تم اختبارها جميعًا على مجموعات الاختبار هذه إلى أن الخوارزمية المقترحة وإصدارها هي خوارزميات تنافسية للغاية لحل مشاكل التحسين العالمية واسعة النطاق.Translated Description (French)
Cet article présente un algorithme amélioré d'évolution différentielle adaptative (EADE) pour résoudre des problèmes d'optimisation à haute dimension sur un espace continu. Pour utiliser les informations des bons et des mauvais vecteurs dans la population DE, l'algorithme proposé introduit une nouvelle règle de mutation. Il utilise deux vecteurs choisis au hasard parmi les 100p% d'individus supérieurs et inférieurs dans la population actuelle de taille NP, tandis que le troisième vecteur est choisi au hasard parmi les [NP-2(100p%)] individus moyens. La règle de mutation est combinée avec la stratégie de mutation de base DE/rand/1/bin, où la seule des deux règles de mutation est appliquée avec la probabilité de 0,5. Ce nouveau schéma de mutation aide à maintenir efficacement l'équilibre entre les capacités d'exploration globale et d'exploitation locale pour le processus de recherche de la DE. En outre, nous proposons un nouveau schéma auto-adaptatif pour le changement progressif des valeurs du taux de croisement qui peut parfaitement bénéficier de l'expérience passée des individus dans l'espace de recherche au cours du processus d'évolution qui, à son tour, peut considérablement équilibrer le compromis commun entre la diversité de la population et la vitesse de convergence. L'algorithme proposé a été évalué sur les problèmes d'optimisation numérique de référence standard à haute dimension 7 et 20 pour l'IEEE CEC-2008 et la session spéciale et le concours IEEE CEC-2010 sur l'optimisation globale à grande échelle. Les résultats de la comparaison entre EADE et sa version et les autres algorithmes de pointe qui ont tous été testés sur ces suites de tests indiquent que l'algorithme proposé et sa version sont des algorithmes hautement compétitifs pour résoudre des problèmes d'optimisation globale à grande échelle.Translated Description (Spanish)
Este artículo presenta un algoritmo de evolución diferencial adaptativa mejorada (EADE) para resolver problemas de optimización de alta dimensión en espacio continuo. Para utilizar la información de vectores buenos y malos en la población DE, el algoritmo propuesto introduce una nueva regla de mutación. Utiliza dos vectores elegidos al azar de los individuos del 100p% superior e inferior en la población actual de tamaño NP, mientras que el tercer vector se selecciona al azar de los individuos del medio [NP-2(100p%)]. La regla de mutación se combina con la estrategia básica de mutación DE/rand/1/bin, donde se aplica la única de las dos reglas de mutación con la probabilidad de 0.5. Este nuevo esquema de mutación ayuda a mantener de manera efectiva el equilibrio entre las capacidades de exploración global y explotación local para el proceso de búsqueda del DE. Además, proponemos un novedoso esquema autoadaptativo para el cambio gradual de los valores de la tasa de cruce que puede beneficiarse excelentemente de la experiencia pasada de los individuos en el espacio de búsqueda durante el proceso de evolución que, a su vez, puede equilibrar considerablemente el equilibrio común entre la diversidad de la población y la velocidad de convergencia. El algoritmo propuesto se ha evaluado en los problemas estándar de optimización numérica de referencia de alta dimensión 7 y 20 para IEEE CEC-2008 y IEEE CEC-2010 Special Session and Competition on Large-Scale Global Optimization. Los resultados de la comparación entre EADE y su versión y los otros algoritmos de última generación que se probaron en estas suites de prueba indican que el algoritmo propuesto y su versión son algoritmos altamente competitivos para resolver problemas de optimización global a gran escala.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- حل مشاكل التحسين العالمية واسعة النطاق باستخدام خوارزمية التطور التفاضلي التكيفي المعززة
- Translated title (French)
- Résoudre des problèmes d'optimisation globale à grande échelle à l'aide d'un algorithme d'évolution différentielle adaptative amélioré
- Translated title (Spanish)
- Resolver problemas de optimización global a gran escala utilizando un algoritmo de evolución diferencial adaptativa mejorado
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2604750196
- DOI
- 10.1007/s40747-017-0041-0
References
- https://openalex.org/W1555689267
- https://openalex.org/W1567473651
- https://openalex.org/W1576888158
- https://openalex.org/W1595159159
- https://openalex.org/W1845345803
- https://openalex.org/W1879678483
- https://openalex.org/W1923378012
- https://openalex.org/W1973603338
- https://openalex.org/W1977873138
- https://openalex.org/W1986017851
- https://openalex.org/W1995972800
- https://openalex.org/W1996936486
- https://openalex.org/W2028031385
- https://openalex.org/W2069816717
- https://openalex.org/W2073240809
- https://openalex.org/W2075363999
- https://openalex.org/W2075524109
- https://openalex.org/W2080195234
- https://openalex.org/W2081524587
- https://openalex.org/W2081659494
- https://openalex.org/W2082533779
- https://openalex.org/W2091499812
- https://openalex.org/W2117250519
- https://openalex.org/W2121429049
- https://openalex.org/W2125332715
- https://openalex.org/W2135564892
- https://openalex.org/W2137340504
- https://openalex.org/W2140491475
- https://openalex.org/W2155370091
- https://openalex.org/W2155529731
- https://openalex.org/W2156194072
- https://openalex.org/W2156773695
- https://openalex.org/W2162145193
- https://openalex.org/W2166513470
- https://openalex.org/W2269421492
- https://openalex.org/W2282367531
- https://openalex.org/W2305736182
- https://openalex.org/W2582324877
- https://openalex.org/W2617636565
- https://openalex.org/W28524336
- https://openalex.org/W3099328850
- https://openalex.org/W600632748