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Speeding Up Hyper-Heuristics With Markov-Chain Operator Selection and the Only-Worsening Acceptance Operator

Created by
  • Haebom

저자

Abderrahim Bendahi, Benjamin Doerr, Adrien Fradin, Johannes F. Lutzeyer

개요

본 논문은 기존의 move-acceptance hyper-heuristic 알고리즘을 개선하여 다양한 벤치마크 함수들에서 향상된 성능을 보이는 두 가지 수정된 알고리즘을 제안합니다. 첫 번째 수정은 only-improving과 any-move acceptance operator 간의 선택을 단순한 2-state Markov chain을 통해 수행하는 것입니다. 이를 통해 Jump$_m$ 함수에서의 실행 시간을 $\Omega(n^{2m-1})$에서 $O(n^{m+1})$으로 줄입니다. 두 번째 수정은 any-move acceptance operator를 only-worsening operator로 대체하는 것으로, 반직관적이지만 local optima 탈출에 효과적임을 증명합니다. 이를 통해 Jump 함수의 실행 시간을 gap size와 무관하게 $O(n^3 \log n)$으로 줄이고, 새롭게 제안된 SEQOPT$_k$ 벤치마크 클래스(k개의 연속적인 local optima를 갖는 함수들의 클래스)의 모든 함수들에 대해 $O(n^{k+1} \log n)$의 실행 시간을 달성합니다. SEQOPT$_k$는 Jump$_m$ 및 Cliff$_d$ 함수를 포함하는 클래스입니다.

시사점, 한계점

시사점:
기존 move-acceptance hyper-heuristic 알고리즘의 효율성을 개선하는 두 가지 효과적인 수정 방법을 제시.
Jump$_m$ 및 Cliff$_d$ 함수와 같은 기존 벤치마크 함수들에서 실행 시간을 획기적으로 단축.
only-worsening operator의 효용성을 보임으로써 기존 연구의 한계를 극복.
새로운 벤치마크 클래스 SEQOPT$_k$를 제안하여 알고리즘의 일반성을 확장.
한계점:
제안된 알고리즘의 성능은 특정 벤치마크 함수 클래스에 국한될 수 있음.
Markov chain의 parameter 설정 및 only-worsening operator의 적용 가능성에 대한 추가적인 연구 필요.
실제 문제에 대한 적용 및 일반화 가능성에 대한 추가적인 실험 및 분석 필요.
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