15、超启发式算法：自主问题求解器的探索与挑战

超启发式算法：自主问题求解器的探索与挑战

1. 超启发式算法基础概念

超启发式算法（Hyper-heuristics，HHs）是一种有效的搜索和优化技术，其显著特点是问题独立性，即无需对算法设计进行修改，就可应用于任何问题，这使其成为通用求解器，与针对特定问题或特定实例集进行调整的算法形成鲜明对比。

2. 生成式超启发式算法（GHHs）相关

• 接力杂交思想 ：将多个启发式算法依次组合，就像一个新的启发式算法，这种做法被称为接力杂交，能够探索有效的启发式算法对。
• EvoHyp3环境 ：对于实现GHHs而言，EvoHyp3是一个便捷的环境，同时也支持选择式超启发式算法（SHHs）的开发。它与SHH框架HyFlex的主要区别在于，EvoHyp专门适应基于种群的方法，如进化算法（EAs），包括遗传算法（GAs）和遗传编程（GPs），并且其分布式特性还提供了直接从集群等多个计算实体中受益的机会。
• 应用领域 ：GHHs的应用领域往往比SHHs更具针对性。例如，切割和包装问题是启发式算法生成的热门领域，此外，在推导各种生产调度问题的调度规则方面也有大量研究。除了生成作为移动算子的简单启发式算法外，还有构建完整求解器的研究，以及用于构建SHH组件的应用。

3. 超启发式算法面临的挑战

• 问题特定性问题 ：尽管超启发式算法强调通用性，但大多数研究仍侧重于单问题求解。很多情况下，它们以一种特定于问题的方式被广泛应用，甚