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今年5月，汕頭大學(xué)廣東省數(shù)字信號與圖像處理技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任范衠教授指導(dǎo)的博士研究生李文姬與南京航空航天大學(xué)蔡昕燁教授、西安交通大學(xué)李輝教授（MOEA/D發(fā)明人之一）、汕頭大學(xué)韋才敏教授、香港城市大學(xué)張青富（Qingfu Zhang）教授（進(jìn)化計(jì)算領(lǐng)域頂級學(xué)者，IEEE Fellow）、密歇根州立大學(xué)Kalyanmoy Deb教授（進(jìn)化計(jì)算領(lǐng)域頂級學(xué)者，IEEE Fellow）和美國BEACON國家科技中心主任Erik Goodman教授共同完成的研究論文“Difficulty Adjustable and Scalable Constrained Multi-objective Test Problem Toolkit”被進(jìn)化計(jì)算領(lǐng)域頂級期刊(SCI計(jì)算機(jī)科學(xué)--理論與方法學(xué)科1區(qū))《Evolutionary Computation》錄用。首次對約束問題的難度類型進(jìn)行了定義，提出了三種難度的約束類型，即多樣性困難、可行性困難和收斂性困難。論文一經(jīng)錄用，就引起了廣泛的關(guān)注，甚至在ArXiv上發(fā)表時(shí)，就已經(jīng)得到了大量的引用。汕頭大學(xué)為該論文的第一完成單位。

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在現(xiàn)實(shí)世界中，受限于資源、環(huán)境等因素的約束，實(shí)際工程優(yōu)化中的問題不可避免的是一個帶約束條件的多目標(biāo)（節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等目標(biāo)）優(yōu)化問題。目前在學(xué)術(shù)界，在約束多目標(biāo)優(yōu)化方面的研究工作不僅由于其難度大而相對較少，甚至缺乏能夠有效測試約束多目標(biāo)進(jìn)化算法性能的測試問題集。值得注意的是，在最近美國的商業(yè)管制清單中，在人工智能方面，明確把進(jìn)化和遺傳計(jì)算（例如遺傳算法和遺傳編程）列為僅次于神級網(wǎng)絡(luò)和深度學(xué)習(xí)的管制技術(shù)，這從另一個側(cè)面也說明了約束多目標(biāo)進(jìn)化優(yōu)化研究的重要意義。

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帶約束條件的多目標(biāo)優(yōu)化進(jìn)化算法和測試問題集方面的研究是汕頭大學(xué)人工智能與機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的一個特色。實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)在約束多目標(biāo)進(jìn)化優(yōu)化方面已發(fā)表SCI期刊論文共5篇，其中SCI一區(qū)期刊3篇，SCI二區(qū)期刊2篇。5篇論文的第一完成單位均是汕頭大學(xué)，這表明汕頭大學(xué)在約束多目標(biāo)進(jìn)化優(yōu)化領(lǐng)域持續(xù)取得重要亮點(diǎn)成果。

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具體來說，在約束多目標(biāo)進(jìn)化算法研究方面，實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)提出了一種基于Push和Pull相結(jié)合的搜索算法“Push and Pull Search for Solving Constrained Multi-objective Optimization Problems”，研究結(jié)果發(fā)表在SCI人工智能1區(qū)期刊《Swarm and Evolutionary Computation》。該項(xiàng)工作一經(jīng)發(fā)表便受到加拿大阿爾伯塔大學(xué)Witold Pedrycz教授（進(jìn)化計(jì)算領(lǐng)域的權(quán)威，SCI一區(qū)期刊《Information Science》期刊主編），Ponnuthurai Nagaratnam Suganthan教授（進(jìn)化計(jì)算領(lǐng)域的權(quán)威，SCI一區(qū)期刊《Swarm and Evolutionary Computation》期刊主編）團(tuán)隊(duì)的關(guān)注和引用。

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另外，經(jīng)典的約束處理方法往往過度關(guān)注解的可行性而忽略了種群的多樣性保持，為此提出了一種基于角度信息的約束處理方法，相關(guān)論文“MOEA/D with angle-based constrained dominance principle for constrained multi-objective optimization problems”發(fā)表在SCI人工智能2區(qū)期刊《Applied Soft Computing》。此外，為提高進(jìn)化過程中種群的收斂性，提出了一種改進(jìn)的Epsilon約束處理方法，相關(guān)論文“An Improved Epsilon Constraint-handling Method in MOEA/D for CMOPs with Large Infeasible Regions”發(fā)表在人工智能2區(qū)期刊《Soft Computing》。上述工作受到南方科技大學(xué)Hisao Ishibuchi教授（進(jìn)化計(jì)算領(lǐng)域的權(quán)威，SCI一區(qū)期刊《Computational Intelligence Magazine》期刊主編）的關(guān)注，相關(guān)算法的代碼也與他們團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了分享。

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這些成果可以很好地應(yīng)用于機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的《機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動化》軟件（已獲得軟件著作權(quán)），在六自由度機(jī)械臂及平衡示教機(jī)械臂開發(fā)方面已經(jīng)獲得了具體的應(yīng)用，在SCI人工智能一區(qū)期刊《Swarm and Evolutionary Computation》發(fā)表了相關(guān)論文“Analysis and multi-objective optimization of a kind of teaching manipulator”。其中平衡示教機(jī)械臂已經(jīng)作為開發(fā)的產(chǎn)品銷售到企業(yè)進(jìn)行應(yīng)用。

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該項(xiàng)工作得到了國家自然科學(xué)基金、中央軍委科技委基礎(chǔ)研究項(xiàng)目、華中科技大學(xué)數(shù)字制造裝備與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、廣東普通高校國際暨港澳臺合作創(chuàng)新及國際合作重大項(xiàng)目的資助。范衠教授受到廣東省“揚(yáng)帆計(jì)劃”拔尖人才項(xiàng)目和國家級高層次青年人才項(xiàng)目的支持。

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論文下載鏈接：http://imagelab.stu.edu.cn/Content.aspx?type=content&Content_ID=5441

相關(guān)論文信息如下：

[1]????? Zhun Fan, Wenji Li, Xinye Cai*, Hui Li, Caimin Wei, Qingfu Zhang, Kalyanmoy Deb, and Erik Goodman. Difficulty Adjustable and Scalable Constrained Multi-objective Test Problem Toolkit, Evolutionary Computation, DOI: 10.1162/evco_a_00259, 2019. (SCI計(jì)算機(jī)科學(xué)——理論與方法學(xué)科1區(qū), IF=3.469)

[2]????? Zhun Fan, Wenji Li, Xinye Cai*, Hui Li, Caimin Wei, Qingfu Zhang, Kalyanmoy Deb, and Erik Goodman. Push and Pull Search for Solving Constrained Multi-objective Optimization Problems, Swarm and Evolutionary Computation, vol. 44, no. 2, pp. 665-679, 2019. ( SCI人工智能1區(qū)，IF：6.33)

[3]????? Zhun Fan, Yi Fang, Wenji Li ,Xinye Cai*, Caimin Wei, Erik Goodman. MOEA/D with angle-based constrained dominance principle for constrained multi-objective optimization problems[J]. Applied Soft Computing, 2019, 74: 621-633.( SCI人工智能2區(qū)，IF：4.873 )

[4]????? Zhun Fan, Wenji Li, Xinye Cai*, Han Huang, Yi Fang, Yugen You, Jiajie Mo, Caimin Wei, and Erik Goodman, An improved epsilon constraint-handling method in MOEA/D for CMOPs with large infeasible regions. Soft Computing, 2019, 1-20. ( SCI人工智能2區(qū)，IF：2.784 )

[5]????? Zhun Fan, Yugen You , Xinye Cai*, Haodong Zheng, Guijie Zhu, Wenji Li, Akhil Garg, Kalyanmoy Deb and Erik Goodman. Analysis and multi-objective optimization of a kind of teaching manipulator[J]. Swarm and Evolutionary Computation, 2019, 50: 100554. ( SCI人工智能1區(qū)，IF：6.33 )

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（工學(xué)院） 責(zé)編 吳斌