Comparing parameter tuning methods for evolutionary algorithms

Abstract — Tuning the parameters of an evolutionary algorithm (EA) to a given problem at hand is essential for good algorithm performance. Optimizing parameter values is, however, a non-trivial problem, beyond the limits of human problem solving.In this light it is odd that no parameter tuning algorithms are used widely in evolutionary computing. This paper is meant to be stepping stone towards a better practice by discussing the most important issues related to tuning EA parameters, describing a number of existing tuning methods, and presenting a modest experimental comparison among them. The paper is concluded by suggestions for future research – hopefully inspiring fellow researchers for further work. Index Terms — evolutionary algorithms, parameter tuning I. BACKGROUND AND OBJECTIVES Evolutionary Algorithms (EA) form a rich class of stochasti

Lossy Kernels for Hitting Subgraphs

In this paper, we study the Connected H-hitting Set and Dominating Set problems from the perspective of approximate kernelization, a framework recently introduced by Lokshtanov et al. [STOC 2017]. For the Connected H-hitting set problem, we obtain an alpha-approximate kernel for every alpha>1 and complement it with a lower bound for the natural weighted version. We then perform a refined analysis of the tradeoff between the approximation factor and kernel size for the Dominating Set problem on d-degenerate graphs and provide an interpolation of approximate kernels between the known d^2-approximate kernel of constant size and 1-approximate kernel of size k^{O(d^2)}

Finding a Highly Connected Steiner Subgraph and its Applications

Given a (connected) undirected graph G, a set X ? V(G) and integers k and p, the Steiner Subgraph Extension problem asks whether there exists a set S ? X of at most k vertices such that G[S] is a p-edge-connected subgraph. This problem is a natural generalization of the well-studied Steiner Tree problem (set p = 1 and X to be the terminals). In this paper, we initiate the study of Steiner Subgraph Extension from the perspective of parameterized complexity and give a fixed-parameter algorithm (i.e., FPT algorithm) parameterized by k and p on graphs of bounded degeneracy (removing the assumption of bounded degeneracy results in W-hardness). Besides being an independent advance on the parameterized complexity of network design problems, our result has natural applications. In particular, we use our result to obtain new single-exponential FPT algorithms for several vertex-deletion problems studied in the literature, where the goal is to delete a smallest set of vertices such that: (i) the resulting graph belongs to a specified hereditary graph class, and (ii) the deleted set of vertices induces a p-edge-connected subgraph of the input graph

Self-adaptation of Mutation Rates in Non-elitist Populations

The runtime of evolutionary algorithms (EAs) depends critically on their parameter settings, which are often problem-specific. Automated schemes for parameter tuning have been developed to alleviate the high costs of manual parameter tuning. Experimental results indicate that self-adaptation, where parameter settings are encoded in the genomes of individuals, can be effective in continuous optimisation. However, results in discrete optimisation have been less conclusive. Furthermore, a rigorous runtime analysis that explains how self-adaptation can lead to asymptotic speedups has been missing. This paper provides the first such analysis for discrete, population-based EAs. We apply level-based analysis to show how a self-adaptive EA is capable of fine-tuning its mutation rate, leading to exponential speedups over EAs using fixed mutation rates.Comment: To appear in the Proceedings of the 14th International Conference on Parallel Problem Solving from Nature (PPSN

Costs and benefits of tuning parameters of evolutionary algorithms

Abstract. We present an empirical study on the impact of different design choices on the performance of an evolutionary algorithm (EA). Four EA components are considered—parent selection, survivor selection, recombination and mutation—and for each component we study the impact of choosing the right operator and of tuning its free parameter(s). We tune 120 different combinations of EA operators to 4 different classes of fitness landscapes and measure the cost of tuning. We find that components differ greatly in importance. Typically the choice of operator for parent selection has the greatest impact, and mutation needs the most tuning. Regarding individual EAs however, the impact of design choices for one component depends on the choices for other components, as well as on the available amount of resources for tuning.

СУЧАСНІ АНАЛІТИЧНІ ПІДХОДИ ДО ВИЯВЛЕННЯ ФАЛЬСИФІКОВАНИХ ЛІКАРСЬКИХ ЗАСОБІВ

The aim of the work. To analyze modern analytical technologies for detection of counterfeit drugs and to substantiate scientific and practical approaches to their use during wholesale and retail sales of medicines. Materials and Methods.  Data from domestic and foreign sources on modern analytical methods of control of medicines, domestic regulations in the field of control of medicines, analytical methods of pharmaceutical analysis; logical, structural, comparative analysis, expert evaluation, generalization and systematization. Results and Discussion. It is established that visual methods of detecting counterfeit drugs during quality control of medicines in pharmacies are currently ineffective. Visual assessment allows detecting only gross counterfeit drugs on the basis of external signs of packaging and the drug itself. Today's advanced level of manufacturing counterfeit medicines requires the introduction into practice of innovative drug control technologies that make it possible to distinguish counterfeit medicines from the original with a high probability. Modern analytical methods act as an effective means of rapid and reliable monitoring of the quality of drugs in their control. The article presents the essence of available in the use and maintenance of analytical methods and equipment used in drug control in economically developed countries, and can also be recommended for use in Ukraine. Conclusions. The analysis of modern technological approaches to the detection of counterfeit drugs indicates the need to supplement the visual methods of quality control of drugs in domestic pharmacies by modern analytical methods of express analysis in order to improve the quality and safety of pharmaceutical care.Мета роботи. Провести аналіз сучасних аналітичних технологій виявлення фальсифікованих лікарських засобів та обґрунтувати науково-практичні підходи щодо їх використання під час оптової та роздрібної реалізації лікарських засобів. Матеріали і методи. Дані вітчизняних і зарубіжних джерел щодо сучасних аналітичних методів контролю ліків, вітчизняні нормативно-правові акти у сфері обігу та контролю лікарських засобів, аналітичні методи фармацевтичного аналізу; аналіз логічний, структурний, порівняльний, експертна оцінка, узагальнення і систематизація. Результати й обговорення. Встановлено, що візуальні методи виявлення фальсифікованих ліків під час контролю якості лікарських засобів в аптечних закладах на сьогодні є малоефективними. Візуальна оцінка дозволяє виявляти лише грубі підробки за зовнішніми ознаками упаковки та самого препарату. Сучасний досконалий рівень виготовлення фальсифікованих лікарських засобів потребує на сьогодні впровадження в практику інноваційних технологій контролю ліків, які дають можливість з високою вірогідністю відрізнити підробку від оригіналу. Сучасні аналітичні методи виступають як ефективний засіб швидкого і надійного моніторингу якості лікарських засобів при здійсненні їх контролю. У статті наведено сутність та кваліфікаційні ознаки доступних у використанні та обслуговуванні аналітичних методів та устаткування, що застосовуються при проведенні контролю ліків в економічно розвинутих країнах, а також можуть бути рекомендовані для використання в Україні. Висновки. Проведений аналіз сучасних технологічних підходів до виявлення фальсифікованих лікарських засобів свідчить про необхідність доповнення візуальних методів контролю якості ліків у вітчизняних аптечних закладах сучасними аналітичними методами експрес-аналізу з метою підвищення якості та безпеки фармацевтичної допомоги населенню

ВИКОРИСТАННЯ ІННОВАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ЗАПОБІГАННЯ ФАЛЬСИФІКАЦІЇ ЛІКАРСЬКИХ ЗАСОБІВ

The aim of the work. Research of modern technologies of protection of medicines against falsification and analysis of the state and prospects of introduction of an effective system of prevention of falsification of medicines in Ukraine as an important factor in improving the quality and safety of medicines. Materials and Methods. The objects of the study were scientific publications of domestic and foreign scientists, domestic regulations in the field of control of medicines, international legal acts, European Union Directives. In the study there were used logical, structural and comparative methods of analysis, expert evaluation, generalization and systematization. Results and Discussion. It is established that one of the effective means of preventing the spread of counterfeit drugs in the global and national pharmaceutical markets is the development and implementation of technologies for the protection of drug packaging, which allow tracking and obtaining the necessary information at all stages of life cycle of drug from manufacturer to consumer. The article show the international experience of using the safety of packaging of medicines, which provide the opportunity to confirm their authenticity at all stages of life cycle, identifies options and characteristics of the most promising modern technologies for the protection of medicines. Conclusions. Preventing the circulation of counterfeit medicines is a priority at both the international and national levels. Modern technologies make it possible to organize effective control of medicines throughout the supply chain from manufacturer to consumer and prevent the appearance of counterfeit medicines in the legal supply system. Today, the use of 2D barcodes is a good tool to prevent falsification of medicines at all stages of life cycle, which is introduced by more and more pharmaceutical manufacturers around the world.Мета роботи. Дослідження інноваційних технологій захисту лікарських засобів від фальсифікації та аналіз стану і перспектив впровадження ефективної системи запобігання фальсифікації ліків в Україні як важливого фактора підвищення якості та безпеки лікарського забезпечення населення. Матеріали і методи. Об’єктом дослідження стали наукові публікації вітчизняних та зарубіжних вчених, вітчизняні нормативно-правові акти у сфері обігу та контролю лікарських засобів, правові міжнародні акти, Директиви Європейського Союзу. У дослідженні були використані логічний, структурний та порівняльний методи аналізу, експертна оцінка, узагальнення і систематизація. Результати й обговорення. Встановлено, що одним із ефективних засобів запобігання поширенню фальсифікованих лікарських засобів на світовому та національному фармацевтичних ринках є розробка та впровадження технологій захисту упаковки лікарських засобів, які дозволяють простежити та отримати необхідну інформацію на всіх етапах обігу від виробника до споживача. У статті наведено міжнародний досвід використання засобів безпеки упаковок лікарських засобів, які забезпечують можливість підтвердження їх автентичності на всіх етапах обігу,  визначено варіанти та характеристики найбільш перспективних сучасних технологій захисту лікарських засобів. Висновки. Запобігання обігу фальсифікованих лікарських засобів є першочерговою задачею як на міжнародному, так і на національному рівні. Сучасні технології дозволяють організувати ефективний контроль ліків по усьому ланцюгу постачання від виробника до споживача та попередити появу фальсифікованих ліків у легальній системі постачання. На сьогодні використання 2D штрих-коду є масштабним та перспективним інструментом запобігання фальсифікації ліків на всіх етапах обігу, який запроваджують все більше фармацевтичних виробників різних країн світу

Predicting polarization enhancement in multicomponent ferroelectric superlattices

Ab initio calculations are utilized as an input to develop a simple model of polarization in epitaxial short-period CaTiO3/SrTiO3/BaTiO3 superlattices grown on a SrTiO3 substrate. The model is then combined with a genetic algorithm technique to optimize the arrangement of individual CaTiO3, SrTiO3 and BaTiO3 layers in a superlattice, predicting structures with the highest possible polarization and a low in-plane lattice constant mismatch with the substrate. This modelling procedure can be applied to a wide range of layered perovskite-oxide nanostructures providing guidance for experimental development of nanoelectromechanical devices with substantially improved polar properties.Comment: 4 pages, submitted to PR