論文の概要: Sharp Bounds for Genetic Drift in Estimation of Distribution Algorithms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/1910.14389v2
- Date: Sun, 26 Nov 2023 11:08:34 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2023-11-30 18:22:43.320481
- Title: Sharp Bounds for Genetic Drift in Estimation of Distribution Algorithms
- Title(参考訳): 分布アルゴリズム推定における遺伝的ドリフトのシャープ境界
- Authors: Benjamin Doerr, Weijie Zheng
- Abstract要約: 本稿では,中性ビットのサンプリング周波数の境界打点時間の最初の鋭い推定値を示す。
パラメータ $mu$, $lambda$, $rho$ が期待値 $Theta(mu/rho2)$ 中性ビットのサンプリング周波数 $[Theta(mu/mu), 1-Theta(rho/mu)]$ の間隔を残し、このビットに対して常に同じ値がサンプリングされることを示します。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 16.904475483445452
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Estimation of Distribution Algorithms (EDAs) are one branch of Evolutionary
Algorithms (EAs) in the broad sense that they evolve a probabilistic model
instead of a population. Many existing algorithms fall into this category.
Analogous to genetic drift in EAs, EDAs also encounter the phenomenon that
updates of the probabilistic model not justified by the fitness move the
sampling frequencies to the boundary values. This can result in a considerable
performance loss.
This paper proves the first sharp estimates of the boundary hitting time of
the sampling frequency of a neutral bit for several univariate EDAs. For the
UMDA that selects $\mu$ best individuals from $\lambda$ offspring each
generation, we prove that the expected first iteration when the frequency of
the neutral bit leaves the middle range $[\tfrac 14, \tfrac 34]$ and the
expected first time it is absorbed in 0 or 1 are both $\Theta(\mu)$. The
corresponding hitting times are $\Theta(K^2)$ for the cGA with hypothetical
population size $K$. This paper further proves that for PBIL with parameters
$\mu$, $\lambda$, and $\rho$, in an expected number of $\Theta(\mu/\rho^2)$
iterations the sampling frequency of a neutral bit leaves the interval
$[\Theta(\rho/\mu),1-\Theta(\rho/\mu)]$ and then always the same value is
sampled for this bit, that is, the frequency approaches the corresponding
boundary value with maximum speed.
For the lower bounds implicit in these statements, we also show exponential
tail bounds. If a bit is not neutral, but neutral or has a preference for ones,
then the lower bounds on the times to reach a low frequency value still hold.
An analogous statement holds for bits that are neutral or prefer the value
zero.
- Abstract(参考訳): 分布アルゴリズムの推定 (EDAs) は、人口ではなく確率的モデルを進化させるという広義の進化的アルゴリズム(EA)の一分野である。
既存のアルゴリズムはこのカテゴリに分類される。
EAにおける遺伝的ドリフトと類似して、EDAは、適合性によって正当化されない確率モデルの更新がサンプリング周波数を境界値に移動する現象にも遭遇する。
これによりパフォーマンスが大幅に低下する可能性がある。
本稿では,複数の単変量EDAに対して中性ビットのサンプリング周波数の境界打点時間の最初の鋭い推定値を示す。
それぞれの世代で$\lambda$ offspringから$\mu$のベストな個人を選択するUMDAに対して、中立ビットの周波数がミドルレンジ$[\tfrac 14 \tfrac 34]$と0または1に吸収されたときに期待される最初のイテレーションが$\Theta(\mu)$であることを示す。
対応するヒットタイムは、仮説上の集団サイズが$K$のcGAに対して$\Theta(K^2)$である。
さらに,$\mu$,$\lambda$,$\rho$ のパラメータを持つ pbil に対して,期待値の $\theta(\mu/\rho^2)$ を繰り返すことで,中性ビットのサンプリング周波数が区間 $[\theta(\rho/\mu),1-\theta(\rho/\mu)] を残し,そのビットに対して常に同じ値がサンプリングされ,その周波数が最大速度で対応する境界値に近づくことを証明した。
これらのステートメントで暗黙的な下限に対しては、指数的テール境界も示される。
ビットが中性ではなく、中性である場合、あるいはそれを好む場合、低周波値に達するための時間上の下限は依然として保持される。
類似のステートメントは、中立あるいは0の値を好むビットに対して成り立つ。
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