Multi-Objective Mixed-Integer Quadratic Models : A Study on Mathematical Programming and Evolutionary Computation
Julkaisuvuosi
2025
Tekijät
Shir, Ofer M.; Emmerich, Michael
Tiivistelmä
Within the current literature on multi-objective optimization, there is a scarcity of comparisons between equation-based white-box solvers to evolutionary black-box solvers. It is commonly held that when dealing with linear and quadratic models, equation-based deterministic solvers are generally the preferred choice. The present study aims at challenging this hypothesis, and we show that particularly in box-constrained mixed-integer (MI) problems it is worth employing evolutionary methods when the goal is to achieve a good approximation of a Pareto frontier. To do so, this paper compares a mathematical programming approach with an evolutionary method for set-oriented Pareto front approximation of bi-objective quadratic MI optimization problems. The focus is on convex quadratic under-constrained models wherein the decision variables are either tightly or loosely bounded by box-constraints. Through an empirical assessment of families of quadratic models across varying Hessian forms, variable ranges, and condition numbers, the study compares the performance of the CPLEX-based Diversity Maximization Approach to a state-of-the-art evolutionary multi-objective optimization meta-heuristic with MI mutation and crossover operators. We identify and explain strengths and weaknesses of both approaches when dealing with loosely bounded box-constraints, and prove a theorem regarding the potential undecidability of such multi-objective problems featuring unbounded integer decision variables. The empirical results systematically confirm that black-box and white-box solvers can be competitive, especially in the case of loose box-constraints.
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Volyymi
29
Numero
3
Sivut
661-675
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
3
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Ei
Rinnakkaistallennettu
Kyllä
Muut tiedot
Tieteenalat
Tietojenkäsittely ja informaatiotieteet
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Julkaisumaa
Yhdysvallat (USA)
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Kyllä
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.1109/tevc.2024.3374519
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä