Hybrid Evolutionary Metaheuristics for Multiobjective Decision Support

par Ahmed Kafafy

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Stéphane Bonnevay et de Ahmed Bounekkar.

Soutenue le 24-10-2013

à Lyon 1 , dans le cadre de École doctorale en Informatique et Mathématiques de Lyon , en partenariat avec Entrepôts, Représentation et Ingénierie des Connaissances (laboratoire) .

Le président du jury était Ali Ridha Mahjoub.

Le jury était composé de Motaz Khorshid.

Les rapporteurs étaient Jin-Kao Hao, Laetitia Jourdan.

  • Titre traduit

    Métaheuristiques hybrides évolutionnaires pour l'aide à la décision multi-objectifs


  • Résumé

    La prise de décision est une partie intégrante de notre vie quotidienne où le décideur est confronté à des problèmes composés de plusieurs objectifs habituellement contradictoires. Dans ce travail, nous traitons des problèmes d'optimisation multiobjectif dans des espaces de recherche continus ou discrets. Nous avons développé plusieurs nouveaux algorithmes basés sur les métaheuristiques hybrides évolutionnaires, en particulier sur l'algorithme MOEA/D. Nous avons proposé l'algorithme HEMH qui utilise l'algorithme DM-GRASP pour construire une population initiale de solutions de bonne qualité dispersées le long de l'ensemble des solutions Pareto optimales. Les résultats expérimentaux montrent la supériorité de toutes les variantes hybrides proposées sur les algorithmes originaux MOEA/D et SPEA2. Malgré ces bons résultats, notre approche possède quelques limitations, levées dans une version améliorée de HEMH : HEMH2 et deux autres variantes HEMHde et HEMHpr. Le Adaptive Binary DE inclus dans les HEMH2 et HEMHde a de meilleures capacités d'exploration qui pallient aux capacités de recherche locale contenues dans la HEMH, HEMH2 et HEMHde. Motivés par ces résultats, nous avons proposé un nouvel algorithme baptisé HESSA pour explorer un espace continu de recherche où le processus de recherche est réalisé par différentes stratégies de recherche. Les résultats expérimentaux montrent la supériorité de HESSA à la fois sur MOEA/D et dMOPSO. Tous les algorithmes proposés ont été vérifiés, testé et comparés à certaines méthodes MOEAs. Les résultats expérimentaux montrent que toutes les propositions sont très compétitives et peuvent être considérés comme une alternative fiable


  • Résumé

    Many real-world decision making problems consist of several conflicting objectives, the solutions of which is called the Pareto-optimal set. Hybrid metaheuristics proved their efficiency in solving these problems. They tend to enhance search capabilities by incorporating different metaheuristics. Thus, we are concerned with developing new hybrid schemes by incorporating different strategies with exploiting the pros and avoiding the drawback of the original ones. First, HEMH is proposed in which the search process includes two phases DMGRASP obtains an initial set of efficient solutions in the 1st phase. Then, greedy randomized path-relinking with local search or reproduction operators explore the non-visited regions. The efficient solutions explored over the search are collected. Second, a comparative study is developed to study the hybridization of different metaheuristics with MOEA/D. The 1st proposal combines adaptive discrete differential Evolution with MOEA/D. The 2nd combines greedy path-relinking with MOEA/D. The 3rd and the 4th proposals combine both of them in MOEA/D. Third, an improved version of HEMH is presented. HEMH2 uses inverse greedy to build its initial population. Then, differential evolution and path-relink improves these solutions by investigating the non-visited regions in the search space. Also, Pareto adaptive epsilon concept controls the archiving process. Motivated by the obtained results, HESSA is proposed to solve continuous problems. It adopts a pool of search strategies, each of which has a specified success ratio. A new offspring is generated using a randomly selected one. Then, the success ratios are adapted according to the success of the generated offspring. The efficient solutions are collected to act as global guides. The proposed algorithms are verified against the state of the art MOEAs using a set of instances from literature. Results indicate that all proposals are competitive and represent viable alternatives


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