Article (Périodiques scientifiques)
Tackling Large-Scale and Combinatorial Bi-Level Problems With a Genetic Programming Hyper-Heuristic
KIEFFER, Emmanuel; DANOY, Grégoire; BRUST, Matthias R. et al.
2020In IEEE Transactions on Evolutionary Computation, 24 (1), p. 44--56
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Mots-clés :
Bi-level optimization; Genetic programming; Hyper-heuristics
Résumé :
Combinatorial bi-level optimization remains a challenging topic, especially when the lower-level is a NP-hard problem. In this work, we tackle large-scale and combinatorial bi-level problems using GP Hyper-heuristics, i.e., an approach that permits to train heuristics like a machine learning model. Our contribution aims at targeting the intensive and complex lower-level optimizations that occur when solving a large-scale and combinatorial bi-level problem. For this purpose, we consider hyper-heuristics through heuristic generation. Using a GP hyper-heuristic approach, we train greedy heuristics in order to make them more reliable when encountering unseen lower-level instances that could be generated during bi-level optimization. To validate our approach referred to as GA+AGH, we tackle instances from the Bi-level Cloud Pricing Optimization Problem (BCPOP) that model the trading interactions between a cloud service provider and cloud service customers. Numerical results demonstrate the abilities of the trained heuristics to cope with the inherent nested structure that makes bi-level optimization problems so hard. Furthermore, it has been shown that training heuristics for lower-level optimization permits to outperform human-based heuristics and metaheuristics which constitute an excellent outcome for bi-level optimization.
Disciplines :
Sciences informatiques
Auteur, co-auteur :
KIEFFER, Emmanuel ;  University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Communication (FSTC) > Computer Science and Communications Research Unit (CSC)
DANOY, Grégoire  ;  University of Luxembourg > Interdisciplinary Centre for Security, Reliability and Trust (SNT) > Computer Science and Communications Research Unit (CSC)
BRUST, Matthias R. ;  University of Luxembourg > Interdisciplinary Centre for Security, Reliability and Trust (SNT)
BOUVRY, Pascal ;  University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Communication (FSTC) > Computer Science and Communications Research Unit (CSC)
Nagih, Anass;  University of Lorraine, France
Co-auteurs externes :
yes
Langue du document :
Anglais
Titre :
Tackling Large-Scale and Combinatorial Bi-Level Problems With a Genetic Programming Hyper-Heuristic
Date de publication/diffusion :
2020
Titre du périodique :
IEEE Transactions on Evolutionary Computation
ISSN :
1089-778X
eISSN :
1941-0026
Maison d'édition :
Institute of Electrical and Electronics Engineers, New-York, Etats-Unis - New York
Volume/Tome :
24
Fascicule/Saison :
1
Pagination :
44--56
Peer reviewed :
Peer reviewed vérifié par ORBi
Focus Area :
Computational Sciences
Intitulé du projet de recherche :
CoevolutionAry HybRid Bi-level OptimizatioN (CARBON)
Organisme subsidiant :
FNR - Fonds National de la Recherche
Disponible sur ORBilu :
depuis le 07 août 2020

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