undefined

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 enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Jyväskylän yliopisto

Emmerich Michael Orcid -palvelun logo

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

29

Numero

3

Sivut

661-675

Julkaisu­foorumi

57542

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