I AE S In t er na t io na l J o urna l o f   Art if icia l In t ellig ence   ( I J - AI )   Vo l.   13 ,   No .   4 ,  Dec em b er   2 0 2 4 ,   p p .   4 2 1 7 ~ 4 2 2 8   I SS N:  2 2 5 2 - 8 9 3 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijai.v 13 .i 4 . p p 4 2 1 7 - 4 2 2 8          4217     J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij a i . ia esco r e. co m   G uided  imitatio n   o ptimizer:  a meta heuristic  com bini ng  guided  sea rch and imi tat io n sea rch       P urba   Da ru  K us um a ,   M et a   K a llis t a   D e p a r t me n t   o f   C o mp u t e r   E n g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   T e l k o m   U n i v e r si t y ,   B a n d u n g ,   I n d o n e si a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   3 1 ,   2 0 2 3   R ev is ed   Feb   1 3 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   Ma r   2 1 ,   2 0 2 4       Th is  p a p e r  p r o p o se s  a   n o v e l  m e tap h o r - fre e   m e tah e u risti c ,   n a m e ly   t h e   g u id e d   imitatio n   o p ti m ize r  (G IO).  Th is  m e tah e u risti c   c o m b in e s  th e   g u i d e d   s e a rc h   a n d   imitatio n - b a se d   se a rc h .   Th e re   a re   fiv e   g u id e d   se a rc h e s  a n d   th re e   imitatio n - b a se d   se a rc h e s.  M e a n wh il e ,   th e re   a re   th re e   re fe re n c e s  u se d   in   t h i s   m e tah e u risti c :  g lo b a l  fi n e st,  a   ra n d o m l y   p ick e d   so lu ti o n   a m o n g   t h e   sw a rm ,   a n d   a   ra n d o m ize d   s o lu t io n   wit h i n   th e   se a rc h   sp a c e .   G IO  is  t h e n   e v a lu a ted   b y   u sin g   2 3   c las sic   fu n c ti o n s  th a t   c o n sist  o f  se v e n   h i g h   d ime n si o n   u n imo d a l   fu n c ti o n s  (HD UF),   six   h i g h   d ime n sio n   m u lt imo d a l  f u n c ti o n s   (HD M F ),   a n d   ten   fix e d   d ime n sio n   m u lt im o d a l  f u n c ti o n s  (F D M F ).   Th r o u g h   sim u l a ti o n ,   G IO  is  su p e ri o r  t o   g o ld e n   se a rc h   o p ti m ize r  (G S O),  g re y   wo lf   o p ti m iz e r  (G WO),   p u z z le  o p ti m iza ti o n   a lg o rit h m   ( P OA ),   a n d   c o a ti   o p ti m iza ti o n   a lg o rit h m   (COA )  in   h a n d li n g   m o st   o f   th e se   fu n c ti o n s.   G IO  is  th e   first   fin e st   i n   tac k l in g   se v e n te e n   fu n c ti o n s  a n d   se c o n d   fi n e st  in   tac k li n g   si x   f u n c ti o n s.  Ti g h t   c o m p e ti ti o n   o c c u rs  b e twe e n   G IO   a n d   COA   d u e   to   t h e   p e rfo rm a n c e   o f  COA   wh ich   b e c o m e s th e   se c o n d   f in e st  in   h a n d li n g   m o st  o f  th e se   fu n c ti o n s.   K ey w o r d s :   E x p lo itatio n   E x p lo r atio n   Me tah eu r is tic   Op tim izatio n   Swar m   in tellig en ce   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Pu r b a  Dar u   Ku s u m a   Dep ar tm en t o f   C o m p u ter   E n g i n ee r in g ,   T elk o m   U n iv er s ity   B u ah b atu   Stre et,   B an d u n g ,   I n d o n esia   E m ail: p u r b o d ar u @ telk o m u n i v er s ity . ac . id       1.   I NT RO D UCT I O N   Op tim izatio n   wo r k   is   a  s u b ject   in   ap p lied   m at h em atics  th at  h a s   b ee n   e x ten s iv ely   u s ed   in   v ar i o u s   ar ea s ,   in clu d in g   e n g in ee r i n g ,   in d u s t r y ,   an d   f in an ce .   Fo r   ex a m p l e,   p o wer   f l o w  o p tim izatio n   i s   n ec ess ar y   in   th e  o p er atio n   o f   th e  elec tr ical  p o w er   s y s tem   [ 1 ] .   Op tim izatio n   p l ay s   im p o r tan t  r o le  in   o t h er   en e r g y   r elate d   s y s tem ,   s u ch   as  elec tr icity   d is tr ib u te d   s y s tem   [ 2 ]   a n d   p o wer   s y s t em   s tab ilizer   [ 3 ] .   I n   t h e  m a n u f ac tu r i n g   s y s tem ,   o p tim izatio n   p lay s   a  s ig n if ican t  r o le  in   s ch ed u lin g   th e  ar r iv in g   jo b   in   th e  d is tr ib u ted   f lo w - s h o p   s y s tem   [ 4 ]   o r   ass em b ly   jo b - s h o p   s y s tem   [ 5 ] .   I n   s u p p ly   c h ain   m a n ag em e n t,  v eh icle  r o u tin g   p r o b lem s   b ec o m e  a  co m m o n   is s u e   to   o p tim ize,   f o r   e x am p le  in   t h e  co n tex t  o f   ca p ac itated   v eh icl e  r o u tin g   p r o b lem s   wh er e  t h er e  is   a  lim itatio n   o n   th e  f leet  ca p ac ity   [ 6 ] .   I n   r ec e n t  y ea r s ,   m an y   s tu d ies  o n   th e  v eh i cle  r o u tin g   p r o b lem   h av e  u s ed   th e  elec tr ic  v eh icle   as  th e  u s e  ca s e,   f o r   ex am p le  i n   its   r elatio n s h ip   with   ch ar g in g   an d   d is ch ar g in g   f u n ctio n s   [ 7 ] .   I n   th e  f in an cial   s ec to r ,   p o r tf o lio   o p tim izatio n   is   a  cr u cial  is s u e  in   ar r an g i n g   th e  ass ets  h eld   b y   in d i v id u al s   o r   in s titu tio n s   to   m ax im ize  th e  in v estme n t  r etu r n   an d   m in im ize  th e   in v estme n t  r is k   [ 8 ] .   Op tim izatio n   d ea ls   with   p r o b lem s   wit h   m u ltip le  p o s s ib le  s o lu tio n s .     I n   f in d i n g   th e  f i n est s o lu tio n ,   o p tim izatio n   f ac es th r ee   k ey   is s u es: d ec is io n   v ar iab les,  co n s tr ain ts ,   an d   o b jectiv e  f u n ctio n .   I n   s o m e   wo r k s ,   co n s tr ain ts   ar e  ca lled   h ar d   c o n s tr ain ts   wh ile  o b jecti v es  ar e  ca lled   s o f t  co n s tr ain ts .   B o th   co n s tr ain ts   an d   o b jectiv es  ar e  co n s tr u cte d   f r o m   d ec is io n   v a r iab les.  C o n s tr ain ts   o r   h ar d   co n s tr ain ts   ar e  d esig n ed   to   lim it  th e  p o s s ib le  s o lu tio n s   an d   b ec o m e  th e  b o u n d ar ies  o f   th e  s o lu tio n   s p ac e.   Ob jectiv es o r   s o f t c o n s tr ain ts   ar e  s o m e  en titi es th at  b ec o m e  th e  f o cu s   o f   o p tim izatio n .   I t m ay   b e  m in im izatio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.   13 ,   No .   4 ,  Dec em b er   2 0 2 4 :  4 2 1 7 - 4 2 2 8   4218   o r   m ax im izatio n .   T h e  ex am p le s   o f   m in im izatio n   o b jectiv es  ar e  m in im izin g   to tal  tar d in ess   [ 4 ] ,   to tal  co m p letio n   tim e   [ 5 ] ,   to tal  in v en t o r y   tim e   [ 5 ] ,  an d   waitin g   tim e   [ 9 ] .   On   t h e  o th er   h a n d ,   m a x im izatio n - b ased   o b jectiv es  ar e   o f ten   r elate d   t o   r ev e n u e   [ 1 0 ] ,   p r o f it   [ 1 1 ] ,  an d   s er v ice   lev el   [ 6 ] .   I n   g en er al,   o p tim izatio n   ca n   b e  s o lv ed   u s in g   two   ap p r o ac h es:  d eter m in is tic  an d   s to ch asti c.   Dete r m in is tic  o r   ex ac t  m eth o d   is   p o wer f u l  in   g u ar an teein g   th e  g l o b al  o p tim al  s o lu tio n .   B u t  d eter m in is tic  m eth o d s   h av e   d is ad v an tag es  in   tack lin g   co m p lex   o r   co m p licate d   p r o b lem s   with   h ig h   d im en s io n s   o r   h u g e   n u m b er   o f   d ec is io n   v ar ia b les.  T h e  d eter m i n is tic  m eth o d   n ee d s   ex ce s s iv e  co m p u tatio n al   r eso u r ce s ,   s o   it  is   d if f icu lt  to   im p lem en t  in   h an d l in g   v ar io u s   p r ac tical  o p tim izat io n   p r o b lem s   [ 1 2 ] .   Me an w h ile,   s to ch asti c  m eth o d   i s   m o r e  f lex ib le  an d   f ea s ib le  t o   b e  im p lem en ted   f o r   h a n d lin g   v ar io u s   an d   co m p lex   p r o b lem s   [ 1 2 ] .   I ts   r an d o m   s ea r ch   s tr ateg y   ca n   r ed u ce   th e   co m p u tatio n al  r eso u r ce ,   b u t  with   th e  co n s eq u en ce   t h at  th e   r ea l  o p tim al  is   n o t  en s u r ed   to   b e  f o u n d   [ 1 2 ] .   Me tah eu r is tics   is   a  p o p u lar   s t o ch asti c  b ased   o p tim izatio n   m eth o d .   As  a  s to ch asti c  to o l,   it  d o es  n o t  s ea r ch   f o r   all  p o s s ib le  o r   a v ailab le  s o lu tio n s .   I n   g en er al,   it  s tar ts   with   a  f u ll  r an d o m   s ea r ch   in s id e  th e  s ea r ch   s p ac e.   T h en ,   th e  cu r r e n t  s o lu tio n   is   im p r o v ed   as  th e  iter atio n   g o es.  B ec au s e  o f   its   f lex ib ilit y   an d   f ea s ib ilit y   [ 1 3 ] ,  m etah eu r is tic  h as b ee n   wid ely   u s ed   in   v ar i o u s   o p tim izatio n   p r o jects.   T h e  p o p u lar ity   o f   m etah e u r is tic  is   f o llo wed   b y   t h e  m ass iv e   d ev elo p m en t  o f   v ar io u s   m eta h eu r is tics .   T h is   m ass iv e  d ev elo p m en t c o m es f r o m   s ev er al  r ea s o n s .   First,  th er e  ar e  v ar io u s   s to ch asti c  m eth o d s   th at  ca n   b e   ex p lo r ed ,   m o d if ied ,   an d   im p le m en ted   to   d ev el o p   a   n ew  m etah eu r is tic.   Seco n d ,   a  n ew  m eta h eu r is tic  ca n   also   b e   b u ilt  b y   m o d if y in g   t h e  ex is tin g   m etah eu r is tic  o r   co m b in in g   s o m e  ex is tin g   m etah eu r is tics ,   s u ch   as  h y b r id   p elica n   Ko m o d o   alg o r ith m   ( HPKA)   [ 1 4 ]   o r   g u id ed   p elica n   alg o r ith m   ( GPA)   [ 1 5 ] .   T h ir d ,   as  s tated   in   n o - f r ee   lu n ch   ( NFL)   th eo r y ,   t h er e  is   n o   o n e  to o l  th at  is   m o s t  s u itab le  to   s o lv e   all  p r o b lem s   [ 1 2 ] .   An y   o p tim izatio n   m eth o d   m a y   b e  s u p er io r   i n   h a n d lin g   s o m e  p r o b lem s   b u t m e d io cr e  o r   in f er i o r   in   h an d lin g   o th er   p r o b lem s   [ 1 2 ] .    I n   r ec en t  d ec ad es,  n atu r e   b ec o m es  th e  m ain   s o u r ce   o f   in s p ir atio n   in   p r o p o s in g   a  n ew  m et ah eu r is tic.   Ma n y   m etah e u r is tics   ar e  in s p ir ed   b y   th e  a n im al  b e h av io r   d u r in g   m atin g   o r   s ea r ch in g   f o r   f o o d ,   s u ch   as:  g r e y   wo lf   o p tim izer   ( GW O)   [ 1 6 ] ,   Ko m o d o   m lip ir   al g o r ith m   ( K MA )   [ 1 7 ] ,  p u zz le  o p tim izatio n   alg o r ith m   ( POA)   [ 1 8 ] ,   co ati  o p tim izatio n   alg o r ith m   ( C OA)   [ 1 9 ] ,   n o r th er n   g o s h awk   o p tim izer   ( NGO)   [ 2 0 ] ,   n a k ed   m o le - r at   alg o r ith m   ( NM R )   [ 2 1 ] ,   m ar in e  p r e d ato r   alg o r ith m   ( MPA)   [ 2 2 ] ,   b u tter f ly   o p tim izatio n   alg o r ith m   ( B OA)   [ 2 3 ] ,  c h ee tah   o p tim izer   ( C O)   [ 2 4 ] ,   c lo u d ed   leo p ar d   o p tim izer   ( C L O)   [ 2 5 ] ,   s q u i r r el  s ea r ch   o p tim i ze r   ( SS O)   [ 2 6 ] ,  an d   wh ite  s h ar k   o p tim izer   ( W SO)   [ 2 7 ] .    Sev er al  m etah eu r is tics   ar e  also   b u ilt b y   m im ick in g   th e  h u m an   o r   s o cial  b eh av io r   o r   g am e  m ec h an ics.   So m e  m etah eu r is tics   th at  ar e  b u ilt  b ased   o n   th e  h u m a n   o r   s o c ial  b eh av io r   ar e  p ain t  o p tim ize r   ( PO)   [ 2 8 ] ,   s ewin g   tr ain in g - b ased   o p tim izer   ( STBO)   [ 2 9 ] ,   teac h in g   lear n in g - b as ed   o p tim izer   ( T L B O)   [ 3 0 ] ,   d r i v in g   tr ai n in g - b ased   o p tim izer   ( DT B O)   [ 3 1 ] ,   c h ef - b ased   o p tim izatio n   alg o r ith m   ( C B OA)   [ 3 2 ] ,  an d   elec tio n - b ased   o p tim izatio n   alg o r ith m   ( E B OA)   [ 3 3 ] .   Sev e r al  m etah eu r is tics   th at  ar e  b u i lt  b ased   o n   th e  g a m e  m ec h a n ics  ar e   d ar ts   g am e  o p tim izer   ( DGO)   [ 3 4 ] ,   f o o tb al l g am e - b ased   o p tim izer   ( FB GO)   [ 3 5 ] ,  an d   POA   [ 3 6 ] .   Un f o r tu n atel y ,   th e r e  e x is ts   cr itiq u es  b ec au s e   o f   th e   ex p l o s iv e  n u m b er   o f   m etah e u r is tics .   Ma n y   m etap h o r - b ased   m etah eu r is tics   ar e  claim ed   to   h av e  p o o r   o r   lim ited   n o v elty   an d   h id e  b eh in d   th eir   m etap h o r   [ 1 2 ] .   I n   th eir   f ir s t in tr o d u ctio n ,   th ese  m etah eu r is tics   s h o wn   th eir   ad o p tio n   o f   th e  m etap h o r   as th e  n o v elty   [ 1 2 ] .  B u t,  th r o u g h   d ee p er   a n aly s is ,   esp ec ially   b ased   o n   th e  m ath e m atica l  m o d el  u s ed   in   th em ,   s o m e  m etah eu r is tics   h av e  h ig h   s im ilar ity   [ 1 2 ] .   Stu d ies  in   p r o p o s in g   n ew  m etah e u r is tics   ar e  al s o   o f ten   tr ap p ed   in   b ea tin g   ea ch   o th e r   r ath er   th an   f o cu s in g   o n   f in d i n g   o r   ex p lo r in g   n ew  s tr ateg ies.  Fo r tu n ately ,   n o t  all  n ew  m etah eu r is tics   ar e  m etap h o r - b ased   m etah e u r is tics .   So m e  o th er s ,   s u ch   as  g o ld e n   s ea r ch   o p tim izer   ( GSO)   [ 3 7 ] ,   to tal  in ter ac tio n   alg o r ith m   ( T I A)   [ 3 8 ] ,   an d   av e r ag e  s u b tr ac tio n - b ased   o p tim iz er   ( ASB O)   [ 3 9 ]   ar e  m etap h o r - f r ee   m etah e u r is tics .   T h ey   u s e  th eir   m ain   s tr ateg y   f o r   th eir   n am e.   B y   ab s tr ac tin g   th e  m etap h o r ,   v ar io u s   n ew  m etah e u r is tics   ar e  b u ilt  b ased   o n   s war m   in tellig en ce   o r   s war m   m o v em en t.  I n   th ese  s war m - b ased   m etah eu r is tics ,   s o m e  r ef er en ce s   ar e  o f ten   u s ed   to   g u id e  th e   m o v em en t,   s u ch   as  g l o b al  f in e s t,  lo ca l  f in est,   r an d o m ly   p ick e d   s o lu tio n ,   r a n d o m ized   s o lu ti o n   with in   th e  s p ac e,   o r   co m b in atio n   am o n g   t h em .   Fo r   ex am p le,   t h e  s lim e  m o l d   alg o r ith m   u s es  g lo b al  f in es t  an d   two   r an d o m ly   p ick ed   s o lu tio n s   as  r ef er en ce s   [ 4 0 ] .   Me an wh ile,   cr o s s o v er   o r   im itatio n   s tr ateg y   th at  b ec o m es  th e  m ain   s tr ateg y   in   th e  p o p u la r   g en etic  a lg o r ith m   ( GA)   [ 4 1 ]   b ec o m es  less   p o p u lar .   New   m etah eu r is tics   th at  ad o p t  cr o s s o v er   o r   im itatio n   ap p r o ac h   ar e  m o r e  d if f icu lt  to   f i n d .   C o r o n a v ir u s   o p tim izatio n   alg o r ith m   ( C OVI DOA)   is   an   ex am p le  o f   n ew  m etah e u r is tic  th at  ad o p ts   im itatio n   b ased   s ea r ch   th r o u g h   f r am esh if tin g   o f   t h e  p ar en t   [ 4 2 ] .   L ik e  GA ,   C OVI DOA   d ep lo y s   cr o s s o v er   an d   m u tatio n   in   a  d if f er en t  way   co m p ar ed   with   GA   [ 4 2 ] .   T h is   cir cu m s tan ce   m ak es th e  d ev elo p m en t  o f   a  n ew  m etah eu r is tic  b y   co m b in in g   s war m   m o v em en t a n d   im itatio n   ch allen g i n g .   B ased   o n   th ese  p r o b lem s   an d   o p p o r tu n ities ,   th is   wo r k   is   ca r r ied   o u t  to   p r esen t   a  n ew   m et ah eu r is tic  ca lled   a  g u id ed - im itatio n   o p t im izer   ( GI O) .   GI O  is   a  m etah eu r is tic  th at  co m b in es  th e  g u id ed   s ea r ch   an d   im itatio n - b ased   s ea r ch .   I t  co n s is t s   o f   f iv e  g u id ed   s ea r ch es  an d   th r ee   im itatio n - b ased   s ea r ch es.  I t  u s es  th r ee   r ef er en ce s   f o r   its   s ea r ch es:  th e  g lo b al  f in est,  a  r an d o m ly   p i ck ed   s o lu tio n ,   an d   a  r an d o m i ze d   s o lu tio n   with in   s p ac e.   T h e  m ain   s cien tific   co n tr ib u tio n s   to   th is   p ap er :  i)   t h is   wo r k   p r esen ts   a  n o v el  m etah e u r is tic  th at  co m b in es   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Gu id ed   imita tio n   o p timiz er:  a   meta h eu r is tic  co mb in in g   g u id ed   s ea r ch   …  ( P u r b a   Da r u   K u s u ma )   4219   m u ltip le  g u id e d   s ea r ch es  an d   m u ltip le  im itatio n - b ased   s ea r ch es ,   ii)  t h is   wo r k   ex h i b its   th e  m ain   co n ce p t,   s tr ateg y ,   an d   f o r m u latio n   o f   t h e  GI O ,   iii)   t h e  e f f ec tiv ity   an d   ef f icien c y   o f   GI O   ar e   test ed   th r o u g h   2 3   class ic  f u n ctio n s   th at  ca n   b e  s p lit  i n to   s ev en   h ig h   d im e n s io n   u n im o d al  f u n ctio n s   ( HDUF) ,   s ix   h ig h   d im en s io n   m u ltimo d al  f u n ctio n s   ( HDM F) ,   an d   ten   f ix ed   d im en s io n   m u ltimo d al   f u n ctio n s   ( FDMF) ,   an d   iv )   t h e   p er f o r m an ce   o f   th e  s h o w n   GI O  is   also   co m p eted   with   f o u r   n ew  s war m - b ased   m etah e u r is tics .   T h e  r em ain d er   o f   th is   p ap er   is   ar r an g e d   as  f o llo ws.  Sectio n   2   p r esen ts   a  r ev iew  o f   s ev er al  n ew  s tu d ies   p r o p o s in g   n ew  m etah e u r is tics .   Sectio n   3   p r esen ts   th e  c o n ce p t,  d etailed   d escr ip tio n ,   an d   f o r m aliza tio n   o f   GI O.   Sectio n   3   also   p r esen ts   th e  test in g   s ce n ar i o   t o   ass ess   th e  p er f o r m an ce   o f   GI O.   Sectio n   4   p r e s en ts   th e  ev alu atio n   r esu lt  o f   GI O,   th at  co n s is ts   o f   th e  co m p a r is o n   an d   d ata;  an d   p er f o r m s   th e  in - d ep th   a n aly s is   b ased   o n   th e  test   d ata,   f in d in g s ,   an d   co m p lex ity   o f   GI O.   I n   th e  en d ,   th e  co n cl u s io n   an d   th e  f u tu r e  wo r k   p o t en tial  r eg ar d in g   t h is   wo r k   ar e  p r esen ted   in   s ec tio n   5 .       2.   RE L AT E D  WO RK S   I n   g en e r al,   all  m etah eu r is tics   ar e  s to ch asti c  b ased   m eth o d s .   I t   m ea n s   th at  m etah eu r is tic  is   id en tical  to   th e  u s e  o f   r an d o m   n u m b e r s   [ 2 5 ] .   As  a  s ea r c h in g   m eth o d ,   m etah eu r is tic  d ep lo y s   r an d o m   s ea r ch   t o o   [ 2 5 ] .  Me tah eu r is tics   ca n   also   b e  s ee n   as a   tr ial - an d - er r o r   t o o l.  I t m ea n s   th er e   is   n o   ass u r an ce   th at   th e  n ex t   m o v e   will  p r o d u ce   a  b etter   s o lu tio n   th an   th e  cu r r en t  s o l u tio n .   Me tah e u r is tic  is   al s o   k n o wn   as  iter ativ e  m eth o d   [ 1 2 ]   w h er e  th e  im p r o v em en t is p er f o r m e d   th r o u g h   iter atio n .   T h er e  ar e  v ar io u s   m eth o d s   i n   th e  s ea r ch in g   p r o ce d u r e  p e r f o r m e d   b y   th e  m etah e u r is tic.   Un if o r m   r an d o m   s ea r ch   is   c o m m o n   in   th e  in itializatio n   p h ase  [ 2 5 ] .   I t  m ea n s   th e  in itial so lu tio n   ca n   b e  an y w h er e  with in   th e  s ea r ch   s p ac e.   I n   d if f er en t   p o in t  o f   v iew,   an y   lo ca tio n   with in   th e  s ea r ch   s p ac e  h as  e q u al  o p p o r tu n ity   to   b ec o m e  th e  i n itial so lu tio n .   Du r in g   th e  iter atio n   p h ase,   th er e  ar e  s ev er al  k in d s   o f   s ea r ch es:  im itatio n   o r   cr o s s o v er ,   f u ll  r an d o m   s ea r ch ,   n eig h b o r h o o d   s ea r ch ,   an d   g u id e d   s ea r ch .   I m itatio n   i s   th e  b ac k b o n e  o f   ev o l u tio n - b ased   m etah eu r is tics ,   s u ch   as  GA.   I m itatio n   m ea n s   th e  co p y   p r o ce d u r e   o f   th e   v al u e  o f   s o m e  d ec is io n   v a r iab les  to   p r o d u ce   th e  n ex t   s o lu tio n .   Neig h b o r h o o d   s ea r c h   m ea n s   a  n ew  s o lu tio n   is   g en er ated   clo s e  to   th e  cu r r en t so lu tio n .   Neig h b o r h o o d   s ea r ch   ca n   b e  f o u n d   in   s ev er a l  m etah eu r is tics ,   s u ch   as  tab u   s ea r ch   ( T S)  [ 4 3 ] ,   s im u lated   a n n ea lin g   ( SA)   [ 4 4 ] ,   in v asiv e  wee d   o p tim izer   ( I W O)   [ 4 5 ] ,   a n d   ar tific ial  b ee   co l o n y   ( AB C )   [ 4 6 ] .   A  f u ll  r a n d o m   s ea r ch   m ea n s   th e  n ew  s o lu tio n   is   g e n er ated   with in   th e  s ea r ch   s p ac e.   T h is   m et h o d   is   p er f o r m e d   in   s o m e  m etah eu r is tics ,   esp ec ially   wh en   th e  n eig h b o r h o o d   s ea r ch   f ac es  s tag n atio n   o r   in   o th e r   wo r d s ,   th e  ag en t  is   s t r u ctin g   in   th e  lo ca l  o p tim al.   T h e  g u id e d   s ea r ch   m ea n s   th e  n ex t  s o lu tio n   is   g e n er ated   alo n g   th e  way   f r o m   th e  c u r r en t  s o lu tio n   to   o r   awa y   f r o m   t h e  r e f er en ce .   T h e   g u id ed   s ea r ch   is   th e  b ac k b o n e  s tr a teg y   in   th e  s war m - b ased   m e tah eu r is tic.   Par ticle  s war m   o p tim izer   ( PS O)   is   an   e x am p le  o f   th e   ea r ly   b u ilt  s war m - b ased   m etah e u r is tic  wh er e  ea ch   ag en t   p er f o r m s   g u id ed   s ea r c h   to war d   t h e  m ix t u r e  o f   t h e  g lo b al  f in est an d   its   lo ca l f in est [ 4 7 ] .     A  s u m m ar y   o f   s o m e  n ew  m etah eu r is tics   is   s h o wn   in   T ab le  1 .   T h e  in f o r m atio n   in   T ab le  1   in clu d es  th e   n u m b er   o f   s tr ateg ies,  th e  ex is ten ce   o f   th e  g u id ed   s ea r c h ,   th e  ex is ten ce   o f   th e  r an d o m /n ei g h b o r h o o d   s ea r ch ,   th e   ex is ten ce   o f   im itatio n - b ased   s ea r ch ,   r ef er e n ce s   u s ed   in   th e  g u id ed   s ea r ch ,   th e  ex is ten ce   o f   s o r tin g   p r o ce d u r e  at   th e  b eg in n in g   o f   ev e r y   iter atio n ,   an d   t h e  u s e  o f   m etap h o r .       T a b l e   1 .   S u m m a r y   o f   s o m e   n ew   m e t a h e u r is t i cs   No   M e t a h e ur i s ti c   N u mb e r   o f   s t r a t e g i e s   G u i d e d   s e a r c h   R a n d om   o r   n e i g hb or h oo d   s e a r c h   I mi t a ti o n   b a s e d   s e a r c h   R e f e r e n c e s   S or t in g   d u r i n g   i t e r a t io n   U s e   o f   m e t a ph or   1   K M A   [ 17 ]   4   y e s   y e s   no   S o me   f in e s t   s o lu t io n s ,   f in e s t   s o lu t io n   y e s   y e s   2   P O A   [ 1 8]   2   y e s   y e s   no   R a n d om i z e d   s o l ut i on   no   y e s   3   P O A   [ 3 6]   2   y e s   no   y e s   R a n d om l y   pi c k e d   s o l ut i on   no   y e s   4   G S O   [ 3 7]   1   y e s   y e s   no   L o c a l   f in e s t ,   g lo b a l   f i n e s t   no   no   5   NG O   [ 2 0 ]   2   y e s   y e s   no   R a n d om l y   pi c k e d   s o l ut i on   no   y e s   6   G W O   [ 16 ]   1   y e s   no   no   S o me   f in e s t   s o lu t io n s   y e s   y e s   7   M P A   [ 2 2]   5   y e s   y e s   no   L o c a l   f in e s t   no   y e s   8   S M A   [ 4 0]   3   y e s   y e s   no   G l o b a l   f in e s t ,   t wo   r a nd om l y   pi c k e d   s o l ut i on s   no   y e s   9   T I A   [ 38 ]   1   y e s   no   no   A l l   ot h e r   s ol ut i on s   no   no   10   A S B O   [ 3 9]   3   y e s   no   no   F i n e s t   s o l ut i on ,   w o r s t   s o l ut i on   no   no   11   C O V I D O A   [ 4 2]   2   no   y e s   y e s   A l l   s o lu t io n s   ( r ou l e tt e   w h e e l s )   y e s   y e s   12   E B O A   [ 3 3]   2   y e s   y e s   no   M o s t   p o pu l a r   s o l ut i on   no   y e s   13   D T B O   [ 3 1]   3   y e s   y e s   no   A   r a n do ml y   p i c k e d   s ol u ti o n   f r o m   s om e   f i n e s t   s o l ut i on s   y e s   y e s   14   S T B O   [ 29 ]   3   y e s   y e s   y e s   A   r a n do ml y   p i c k e d   s ol u ti o n   f r o m   a ll   b e tt e r   s o l u ti o n s   or   i t s e l f   no   y e s   15   C B O A   [ 32 ]   3   y e s   y e s   y e s   F i n e s t   s o l ut i on ,   a   r a n do ml y   p i c k e d   s o lu ti o n   f r o m   s om e   f in e s t   s o lu t io n s   y e s   y e s   16   T h i s   w o r k   8   y e s   no   y e s   G l o b a l   f in e s t ,   a   r a nd om l y   pi c k e d   s o l ut i on ,   a   r a n do mi z e d   s o lu t io n   no   no   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.   13 ,   No .   4 ,  Dec em b er   2 0 2 4 :  4 2 1 7 - 4 2 2 8   4220   T ab le  1   in d icate s   th at   m o s t  o f   th e  n ews  o f   m eta h eu r is tics   ar e   m etap h o r - b ased   m etah e u r is tics .   On ly   a   f ew  o f   th em   a r e  m eta p h o r - f r e e  m etah eu r is tics .   Mo s t  o f   th e s e  n ew  m etah eu r is tics   ad o p t  s war m   in tellig en ce   wh ich   is   k n o wn   as  th e  g u id ed   s ea r ch .   So m e  o f   th ese  s war m - b ased   m etah eu r is tics   ar e  en r i ch ed   with   r a n d o m   s ea r ch   o r   n ei g h b o r h o o d   s ea r ch .   Mo s t  o f   th ese   m etah eu r is tics   also   d ep lo y   m u ltip le  s tr ateg ies  r ath er   th an   s in g le   s tr ateg y   o n ly .   Un f o r tu n ately ,   m etah eu r is tic  th at  u s e  im itatio n   o r   c r o s s o v er   as  its   b ac k b o n e   s tr ateg y   is   v er y   r ar e.   T h e  im itatio n   s tr ateg y   b ec o m e s   th e  ad d itio n al  s tr ateg y   e m b e d d ed   in   th e  s war m - b ased   m etah eu r is ti cs.   B ased   o n   th is   r e v iew,   th e   o p p o r tu n ity   to   p r o p o s e  a   n ew  m etap h o r - f r ee   m etah eu r is tic  i s   s till   o p en .   Mo r eo v er ,   th is   o p p o r tu n ity   al s o   co m es  f r o m   an   ap p r o ac h   in   em b ed d in g   s war m   in tellig en ce   an d   im itatio n   s tr ateg ies.  As   f o u n d   in   th e  n e w  m etah eu r is tics ,   d ep lo y in g   m u ltip le  s tr ateg ies  b ec o m es  t h e  r atio n al  ch o ice  s o   th at  th e  p r o p o s ed   m eta h eu r is tic  is   co m p etitiv e  with   th e  ex is tin g   m etah e u r is tics .       3.   M E T H O D   3 . 1 .     P r o p o s e d   mo d el   GI O  is   co n s tr u cted   b y   co m b in in g   g u id ed   s ea r ch es  a n d   i m itatio n   b ased   s ea r ch es.  I n   t h e  g u id ed   s ea r ch es,  a  s o lu tio n   m o v es  r elativ e  to   a  r ef er en ce .   I n   th e  im it atio n - b ased   s ea r ch ,   a  s o lu tio n   co p ies  s o m e  v alu es  o f   th e  r ef e r en ce .   T h er e  ar e  th r e e  r ef er en ce s   u s ed   in   th is   GI O:  th e  g lo b al  f in est,  a  r a n d o m l y   p ick ed   s o l u tio n ,   a n d   a  r an d o m ized   s o lu tio n   with in   t h e  s ea r ch   s p ac e.   T h er e  ar e  f iv e  g u id ed   s ea r ch e s .   T h e  f ir s t  g u id ed   s ea r ch   is   s ea r ch in g   to war d   th e  g lo b al  f in est.  T h e   s ec o n d   g u id ed   s ea r ch   is   s ea r c h in g   t o war d   th e   r an d o m ly   p ic k ed   s o lu tio n .   T h e   th ir d   g u id ed   s ea r ch   is   s ea r ch in g   awa y   f r o m   th e   r an d o m ly   p ick e d   s o lu tio n .   T h e   f o u r t h   g u id e d   s ea r ch   is   s ea r ch in g   to war d   th e   r an d o m ized   s o lu tio n   with in   th e  s p ac e.   T h e   f if th   g u id ed   s ea r ch   is   s ea r ch in g   awa y   f r o m   th e   r an d o m ized   s o lu tio n   with in   th e   s ea r ch   s p ac e.   T h e   r ea s o n   f o r   s ea r c h in g   to war d   a n d   s ea r ch in g   awa y   r elativ e  to   th e  s ec o n d   an d   th ir d   r ef e r en ce s   is   t h at  th er e  is   a  p o s s ib ili ty   th at  th ese   r ef er en ce s   ar e  b etter   o r   wo r s e   th an   th e  r elate d   s o lu tio n .   T h e  illu s tr atio n   o f   th ese   g u id ed   s ea r c h es is   s h o wn   in   Fig u r e  1 .   T h er e  a r e  th r ee   im itatio n   b ase d   s ea r ch es.  T h e  f ir s t  o n e   is   im itatin g   s o m e  v alu es  o f   th e   g lo b al  f in est.   T h e  s ec o n d   o n e  is   im itatin g   s o m e  v alu es  o f   th e  r an d o m ly   p ick ed   s o lu tio n .   T h e  th ir d   o n e  is   im itatin g   s o m e   v alu es  o f   th e  r an d o m ized   s o lu t io n   with in   th e  s p a ce .   T h e  im itatio n - b ased   s ea r ch es  ar e  p er f o r m ed   s to ch asti ca lly   wh er e  th e  p r o b a b ilit y   o f   t h e  im itatio n - b ased   s ea r ch   in c r ea s es  as  th e  iter atio n   in cr ea s es  to o .   T h is   im itatio n - b ased   s ea r ch   is   illu s tr ated   in   Fig u r e  2 .           Fig u r e  1 .   T h e  f iv e  g u id e d   s ea r ch es           Fig u r e  2 .   I m itatio n   b ased   s ea r ch       E ac h   s ea r ch   g en e r ates  an   o f f s p r in g .   I t  m ea n s   th er e  ar e  ei g h t  o f f - s p r in g s   f o r   a  r elate d   s o lu tio n   in   ev e r y   iter atio n .   T h e  f in est  o f f s p r in g   is   th en   ch o s en   f r o m   am o n g   th ese  eig h t  o n es  f o r   p o s s ib le  r ep lace m en t  o f   th e   cu r r en t  v al u e  o f   th e  r elate d   s o lu tio n .   T h e  p o p u latio n   is   co n s tr u cted   as  X ={ x 1 ,  x 2 ,  x 3 ,   …,   x n }  wh er e  x   is   a  s o lu tio n ,   X   is   a  s et  o f   s o lu tio n s ,   an d   n   is   th e  s war m   s ize.   E ac h   s o lu tio n   also   co n s is ts   o f   m u ltip le  en titi es so   th at  x i   ca n   b e  s h o wn   as  { x i, 1 ,  x i, 2 ,  x i, 3 ,   …,   x i , m }  wh er e  i   is   th e  s o lu tio n   in d ex   an d   m   is   d im e n s io n .   T h e  f o r m aliza tio n   o f   GI O  is   s h o wn   in   alg o r ith m   1 .   T h is   al g o r ith m   ca n   b e  s p lit  in to   two   p ar ts :  in itializatio n   an d   iter atio n .   T h e  in itializatio n   is   s h o wn   f r o m   lin e  2   to   lin e   5   wh ile  th e  iter atio n   is   s h o wn   f r o m   lin e  6   t o   lin e  1 8 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Gu id ed   imita tio n   o p timiz er:  a   meta h eu r is tic  co mb in in g   g u id ed   s ea r ch   …  ( P u r b a   Da r u   K u s u ma )   4221   A l g o r i t h m   1 :   g u i d e d   i m it a t i o n   o p t i m i z e r   1   B egin   2      for  i =1   t o   n   3        i n i ti a l i z e  x i   us i n g   (1 )   4        u p d at e   x b e s t   u s in g   ( 2)   5      e n d   f or   6      for  t =1   t o   t max   7        s e l ec t   x r e f 1   u s in g   ( 3)   8        g e n er a t e   x ref2   us i n g  ( 4)   9        for  i = 1   t o  n   10          f or   j = 1  t o   m   11            g e n e r at e   r 1   u s i n g  ( 5 )   12            g e n e r at e   c an d i d a te s   u s i n g  ( 6 )   t o  ( 1 3 )   13          e nd   f o r   14          s el e c t   c best,i   u s i ng   (1 4 )   15          u pd a t e   x i   u s in g   ( 1 5)   16          u pd a t e   x best   us i n g  ( 2)   17        e n d  f o r   18      e n d   f or   19   end     Du r in g   in itializatio n ,   th e   in iti al  s o lu tio n   is   d is tr ib u ted   r an d o m ly   with in   th e   s p ac e.   T h is   p r o ce d u r e  is   f o r m u lated   b y   u s in g   ( 1 ) .   Me a n wh ile,   th e  g lo b al  f in est  is   u p d ated   ev er y   tim e  a  n ew  s o lu tio n   is   in itialized .   T h e   u p d atin g   p r o ce d u r e  o f   th e  g l o b al  f in est   is   f o r m u lated   b y   u s in g   ( 2 ) .   I n   ( 1 ) ,   x i , j   is   s o lu tio n   i   in   d im en s io n   j ,  r 2   is   th e  r ea l  r an d o m   n u m b e r   f r o m   0   to   1 ,   x l, j   is   th e  lo wer   b o r d e r   o f   d im en s io n   j ,   an d   x u, j   is   th e  u p p er   b o r d e r   o f   d im en s io n   j .   I n   ( 2 ) ,   x best   is   th e  g lo b al  f in est  an d   f   is   th e  o b ject iv e  f u n ctio n .   T h e  r elate d   s o lu ti o n   alter s   th e  cu r r e n t  v alu e  o f   t h e  g lo b al  f in est o n ly   if   th e  r elate d   s o lu tio n   is   b etter   th an   th e  g l o b al  f in est o n e.     , = , + 2 ( , − , )     ( 1 )      ′ = { , ( ) < (  ) ,      ( 2 )     T h e  iter atio n   p r o ce d u r e   r u n s   f r o m   th e  f ir s t  iter atio n   to   th e  m ax im u m   iter atio n .   I n   th e  b e g in n in g ,   two   r ef er en ce s   ar e   s elec ted .   T h is   s elec tio n   is   f o r m u lated   b y   u s in g   ( 3 )   an d   ( 4 ) .   x ref1   is   th e   f ir s t  r e f er en ce   wh ile  x ref2   is   th e  s ec o n d   r e f er en ce .     1 = ( )     ( 3 )     2 , = 2 , + 2 ( , − , )     ( 4 )     Af ter   s elec tin g   th e  r e f er en ce s ,   th e  n e x t  p r o ce d u r e  is   to   p e r f o r m   th e   eig h t  s ea r ch es.   T h e  f iv e  g u id ed   s ea r ch es  ar e  f o r m u lated   u s in g   ( 6 )   to   ( 1 0 ) .   On   th e  o th er   h a n d ,   th e  th r ee   im itatio n   b ased   s ea r ch es  ar e  f o r m u lated   u s in g   ( 1 1 )   to   ( 1 3 ) .   I n   ( 6 )   t o   ( 1 3 ) ,   c   r e p r esen ts   th e  o f f s p r in g .       1 = ( 0 , 1 )     ( 5 )     1 , , = , + 2 (  , − 3 , )     ( 6 )     2 , , = , + 2 ( 1 , − 3 , )     ( 7 )     3 , , = , + 2 ( , − 3 1 , )     ( 8 )     4 , , = , + 2 ( 2 , − 3 , )     ( 9 )     5 , , = , + 2 ( , − 3 2 , )     ( 1 0 )     6 , , = { , , 1 < , ,      ( 1 1 )     7 , , = { 1 , , 1 < , ,      ( 1 2 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.   13 ,   No .   4 ,  Dec em b er   2 0 2 4 :  4 2 1 7 - 4 2 2 8   4222   8 , , = { 2 , , 1 < , ,      ( 1 3 )     Af ter   all,   o f f s p r in g s   ar e  g e n er a ted ,   th er e  ar e  th r ee   s eq u e n tial  p r o ce d u r es.  T h e  f ir s t  s tep   is   s e lectin g   th e  f in est  o f f s p r in g .   T h is   p r o ce d u r e  is   f o r m u lated   b y   u s in g   ( 1 4 ) .   T h e  s ec o n d   p r o ce d u r e  is   u p d atin g   th e  r elate d   s o lu tio n   with   th e  s elec ted   o f f s p r in g .   T h is   p r o ce d u r e  is   f o r m u lated   b y   u s in g   ( 1 5 ) .   T h e  f in est  o f f s p r in g   alter s   th e   cu r r en t  v alu e  o f   th e  r elate d   s o lu tio n   o n ly   if   th e  im p r o v em en t  tak es  p lace .   T h e  th ir d   p r o ce d u r e  is   u p d atin g   t h e  g lo b al  f in est.  T h is   p r o ce d u r e  i s   f o r m u lated   b y   u s in g   ( 2 ) .   Af ter   th e  iter atio n   p r o ce d u r e  is   co m p let ed ,   th e  g lo b al   f in est b ec o m es th e  en d   s o lu tio n .     , = , ∈ , min ( ( , ) )     ( 1 4 )     ′ = {  , , ( ) < ( ) ,      ( 1 5 )     3 . 2 .     Sim ula t i o n set up   T h e   f i r s t   a s s e s s m e n t   is   p e r f o r m e d   t o   e v a l u a t e   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   p r o p o s e d   G I O   i n   h a n d l i n g   t h e o r e t i c a l  p r o b l e m s .   T h e   2 3   b e n c h m a r k   f u n c t i o n s   a r e   c h o s e n   as   t h e   t h e o r e t i c a l  p r o b l e m .   T h e s e  2 3   f u n c t io n s   c a n   b e   c l u s t e r e d   i n t o   t h r e e   g r o u p s :   H D UF ,   HDM F ,   a n d   F D MF .   I n   t h i s   ass e s s m e n t ,   G I O   is   c o m p a r e d   w i t h   f o u r   n e w   m e t a h e u r i s ti c s :   G W O ,   G SO ,   P OA ,   a n d   C OA .   T h e r e   a r e   f i v e   p a r a m e t e r s   o b s e r v e d   i n   t h i s   t es t :   m ea n ,   s t a n d a r d   d e v i a t i o n ,   m i n i m u m   s c o r e ,   m a x i m u m   s c o r e ,   a n d   t h e  m e a n   r a n k .   I n   t h is   f i r s t   t es t ,   t h e  s w a r m   s iz e   is   s et   t o   5   w h il e   t h e   m a x i m u m   i t e r at i o n   i s   s e t   3 0 .   I t   m e a n s   t h at   a l l   t h e s e   m e t a h e u r i s t i cs   m u s t   f i n d   a n   a c c e p t a b l e   s o l u t i o n   i n   t h e   l o w   s w a r m   s i z e   a n d   l o w  m a x i m u m   i t e r a t i o n   c i r c u m s t a n c e s .   T h e   s ec o n d   a s s ess m e n t   is   to   e v a l u a t e   t h e   h y p e r p a r a m e t e r s .   G I O   h a s   o n l y   t w o   a d j u s t e d   p a r a m e t e r s :   t h e   s w a r m   s i ze   a n d   m a x i m u m   i t e r at i o n .   B a s e d   o n   t h i s   c i r c u m s t a n c e ,   t h e   h y p e r p a r a m e t e r   t es t  c o n s i s t s   o f   tw o   p a r t s .   T h e   f i r s t   p a r t   i s   e v al u a t i n g   t h e   r el a ti o n s h ip   b e t w e e n   s w a r m   s i z e   a n d   t h e   av e r a g e   f i t n e s s   s c o r e .   T h e   s e c o n d   p a r t   i s   e v a l u a ti n g   th e   r e l a ti o n s h i p   b et w e e n   t h e  m a x i m u m   i t e r at i o n   a n d   t h e   a v e r a g e   f i t n es s   s c o r e .   I n   g e n e r a l ,   t h e   s i m u l a ti o n   s e t u p   o f   t h i s   as s e s s m e n t   is   p r es e n t e d   i n   F i g u r e   3 .           Fig u r e  3 .   Simu latio n   s etu p       4.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   4 . 1 .     Sim ula t i o n da t a   T h e  f ir s t  g r o u p   o f   t h e  class ic  f u n ctio n s   is   HDUF.   T h is   g r o u p   co n s is ts   o f   s ev en   f u n ctio n s .   T h e   u n im o d a l   f u n ctio n   is   a  f u n ctio n   th at  co n s is ts   o f   a  s in g le  o p tim al  s o lu tio n   wh ich   is   th e  g lo b al  o p tim al  s o lu tio n .   I n   g e n er al,   th e  g lo b al   o p tim al   s o lu tio n   o f   th is   f u n ctio n   is   ea s y   to   f in d .   T h e  m ain   ch allen g e   is   f in d i n g   th is   g lo b al   o p tim al   s o lu tio n   as f ast as p o s s ib le.   I n   th is   test ,   th e  d im en s io n s   ar e  s et  to   3 0 .   T h e  d ata  is   s h o wn   i n   T ab le  2 .   T h e  d ata  d ep icted   in   T ab le  2   i n d icate s   th at  GI O  p er f o r m s   s u p er io r   in   h an d lin g   HDUFs.  GI O  cr ea tes   th e  f in est  d ata  o f   all   s ev en   HD UFs .   T h is   s u p er io r   d ata  co m es   with   s ev er al  n o tes.  GI O  b ec o m es  th e  s o le  win n e r   in   h an d lin g   f iv e  f u n ctio n s   ( F3 ,   F4 ,   F5 ,   F6 ,   a n d   F7 ) .   Me a n wh ile,   th e  f in est  d ata  is   also   ac h iev ed   b y   POA  in   h an d lin g   F1 .   Similar   cir cu m s ta n ce s   also   o cc u r   in   h an d lin g   F2   wh er e  th e  g lo b al  o p tim al  s o lu tio n   is   also   ac h iev ed   by   GW O,   POA,   an d   C OA.   T h e  s ec o n d   g r o u p   o f   th e  class ic  f u n ctio n s   is   HDM F s .   L ik e  i n   th e  f ir s t  g r o u p ,   th e  d im e n s io n   o f   th ese  f u n ctio n s   is   f r o m   2   to   u n lim i ted .   I n   th is   test ,   th e   d im e n s io n s   ar e  also   s et  to   3 0 .   T h is   g r o u p   co n s is ts   o f   s ix   f u n ctio n s .   As  m u ltimo d al  f u n ctio n s ,   th ese  f u n ctio n s   h av e  m u ltip le  o p tim al  s o lu tio n s .   On e   o p tim al  s o lu tio n   is   th e  g lo b al  o p tim al  s o lu tio n s   wh ile  th e  o th er   is   th e  lo ca l  o p tim al  s o lu tio n s .   B ased   o n   th is   cir cu m s tan ce ,   th e  m ain   ch allen g e  is   av o id in g   t h e  lo ca l   o p tim al  en tr ap m e n t.  T h e  d ata  is   s h o wn   in   T ab le  3 .   T h e  d ata  i n   T ab le  3   in d icate s   th at  GI O  is   s till   s u p er io r   in   h a n d lin g   HDM Fs .   Am o n g   th ese  s ix   f u n ctio n s ,   GI O  is   o n   t h e  f i r s t  r an k   in   h an d lin g   f iv e  f u n ctio n s   ( F8 ,   F1 0 ,   F1 1 ,   F1 2 ,   an d   F1 3 )   a n d   o n   th e  s ec o n d   r an k   in   h an d lin g   o n e   f u n ctio n   ( F9 ) .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Gu id ed   imita tio n   o p timiz er:  a   meta h eu r is tic  co mb in in g   g u id ed   s ea r ch   …  ( P u r b a   Da r u   K u s u ma )   4223   T a b l e   2 .   C o m p a r is o n   d a t a   f o r   th e   H D UF   F   P a r a me t e r   G W O   [ 1 6 ]   G S O   [ 3 7 ]   P O A   [ 3 6 ]   C O A   [ 1 9 ]   G I O   1   mea n   3 . 2 0 8 9 x 1 0 3   3 . 1 2 4 0 x 1 0 4   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 3 4   0 . 0 0 0 0     st d .   d e v .   4 . 1 3 7 6 x 1 0 3   1 . 1 2 0 2 x 1 0 4   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 4 9   0 . 0 0 0 0     mi n   2 . 8 2 8 5   1 . 7 2 9 5 x 1 0 4   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0     max   1 . 5 9 4 6 x 1 0 4   5 . 9 5 2 0 x 1 0 4   0 . 0 0 0 0   0 . 0 2 1 1   0 . 0 0 0 0     mea n   r a n k   4   5   1   3   1   2   mea n   0 . 0 0 0 0   1 . 2 8 9 2 x 1 0 42   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0     st d .   d e v .   0 . 0 0 0 0   6 . 0 2 5 0 x 1 0 42   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0     mi n   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0     max   0 . 0 0 0 0   2 . 8 2 6 4 x 1 0 43   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0     mea n   r a n k   1   5   1   1   1   3   mea n   6 . 0 2 8 5 x 1 0 4   6 . 3 3 4 0 x 1 0 4   2 . 4 3 3 9 x 1 0 4   2 . 7 2 0 5 x 1 0 2   3 . 3 2 4 4     st d .   d e v .   1 . 2 4 2 2 x 1 0 5   3 . 4 9 1 9 x 1 0 4   2 . 6 3 7 6 x 1 0 4   3 . 5 2 2 1 x 1 0 2   8 . 1 4 8 3     mi n   6 . 7 7 9 9 x 1 0 1   3 . 1 4 9 1 x 1 0 4   0 . 0 0 0 0   5 . 2 5 6 4   0 . 0 0 1 1     max   4 . 5 6 2 2 x 1 0 5   1 . 8 3 0 1 x 1 0 5   9 . 8 4 3 2 x 1 0 4   1 . 5 2 6 4 x 1 0 3   3 . 5 1 2 9 x 1 0 1     mea n   r a n k   4   5   3   2   1   4   mea n   4 . 5 6 5 5 x 1 0 1   5 . 3 4 1 4 x 1 0 1   3 . 3 4 5 4 x 1 0 1   0 . 3 1 1 6   0 . 0 0 5 4     st d .   d e v .   3 . 2 7 7 1 x 1 0 1   5 . 6 6 8 0   2 . 4 7 6 7 x 1 0 1   0 . 1 8 0 6   0 . 0 0 2 9     mi n   2 . 4 2 4 8   4 . 2 5 9 7 x 1 0 1   0 . 0 0 0 0   0 . 0 9 4 2   0 . 0 0 1 4     max   1 . 0 0 0 0 x 1 0 2   6 . 5 3 9 8 x 1 0 1   7 . 8 0 0 0 x 1 0 1   0 . 8 7 4 7   0 . 0 1 1 6     mea n   r a n k   4   5   3   2   1   5   mea n   9 . 4 7 7 3 x 1 0 6   6 . 6 5 7 0 x 1 0 7   1 . 3 4 3 7 x 1 0 3   2 . 9 0 4 3 x 1 0 1   2 . 8 8 6 6 x 1 0 1     st d .   d e v .   1 . 9 1 3 4 x 1 0 7   2 . 8 4 2 8 x 1 0 7   5 . 5 8 3 3 x 1 0 3   0 . 1 2 3 9   0 . 0 7 3 2     mi n   2 . 1 9 5 7 x 1 0 2   2 . 9 1 0 6 x 1 0 7   2 . 9 0 0 0 x 1 0 1   2 . 8 7 5 7 x 1 0 1   2 . 8 6 6 1 x 1 0 1     max   8 . 8 4 7 4 x 1 0 7   1 . 3 5 8 5 x 1 0 8   2 . 5 6 3 7 x 1 0 4   2 . 9 3 7 9 x 1 0 1   2 . 8 9 6 0 x 1 0 1     mea n   r a n k   4   5   3   2   1   6   mea n   2 . 4 3 2 7 x 1 0 3   3 . 2 1 4 4 x 1 0 4   7 . 4 2 0 2 x 1 0 1   6 . 3 8 5 4   4 . 4 3 3 8     st d .   d e v .   3 . 0 0 9 6 x 1 0 3   6 . 3 4 3 3 x 1 0 3   3 . 0 6 8 1 x 1 0 2   0 . 3 2 8 4   0 . 5 1 1 4     mi n   7 . 0 0 1 3   1 . 7 1 3 6 x 1 0 4   7 . 2 5 0 0   5 . 7 1 0 4   3 . 4 1 7 1     max   9 . 9 2 8 2 x 1 0 3   4 . 2 9 2 8 x 1 0 4   1 . 4 1 3 2 x 1 0 3   6 . 8 5 0 6   5 . 4 1 7 2     mea n   r a n k   4   5   3   2   1   7   mea n   5 . 6 6 7 2   2 . 7 4 5 9 x 1 0 1   0 . 0 6 1 6   0 . 0 2 5 9   0 . 0 0 8 3     st d .   d e v .   1 . 3 0 4 2 x 1 0 1   1 . 3 2 6 5 x 1 0 1   0 . 0 9 2 6   0 . 0 1 8 7   0 . 0 0 5 0     mi n   0 . 0 4 8 1   8 . 6 9 6 4   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 1 0   0 . 0 0 1 2     max   5 . 4 4 2 3 x 1 0 1   6 . 0 2 9 4 x 1 0 1   0 . 3 6 8 0   0 . 0 8 3 8   0 . 0 2 0 0     mea n   r a n k   4   5   3   2   1       T a b l e   3 .   C o m p a r is o n   d a t a   f o r   th e   H D M F   F   P a r a me t e r   G W O   [ 1 6 ]   G S O   [ 3 7 ]   P O A   [ 3 6 ]   C O A   [ 1 9 ]   G I O   8   mea n   - 6 . 0 7 6 6 x 1 0 1   - 2 . 9 8 0 5 x 1 0 3   - 6 . 3 1 1 5 x 1 0 2   - 4 . 0 8 8 5 x 1 0 3   - 5 . 8 1 7 9 x 1 0 3     st d .   d e v .   2 . 2 4 2 8 x 1 0 2   6 . 3 8 6 4 x 1 0 2   1 . 3 0 2 6 x 1 0 2   4 . 8 5 1 2 x 1 0 2   6 . 0 7 6 6 x 1 0 2     mi n   - 5 . 4 2 8 9 x 1 0 2   - 4 . 4 5 7 2 x 1 0 3   - 9 . 3 9 7 5 x 1 0 2   - 5 . 4 4 4 0 x 1 0 3   - 6 . 9 9 7 8 x 1 0 3     max   2 . 8 1 6 3 x 1 0 2   - 2 . 1 1 4 7 x 1 0 3   - 3 . 9 9 2 0 x 1 0 2   - 3 . 2 2 9 4 x 1 0 3   - 4 . 9 4 2 4 x 1 0 3     mea n   r a n k   5   3   4   2   1   9   mea n   3 . 7 6 7 4 x 1 0 1   2 . 7 4 5 7 x 1 0 2   3 . 0 9 1 1 x 1 0 1   0 . 0 6 1 8   3 . 4 0 1 9     st d .   d e v .   1 . 9 6 2 9 x 1 0 1   3 . 2 4 8 2 x 1 0 1   1 . 0 9 4 7 x 1 0 2   0 . 2 1 6 4   8 . 9 2 1 7     mi n   0 . 6 0 3 6   2 . 2 0 8 8 x 1 0 2   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0     max   7 . 0 6 8 4 x 1 0 1   3 . 2 9 9 2 x 1 0 2   4 . 8 4 0 2 x 1 0 2   1 . 0 2 8 7   3 . 0 9 6 1 x 1 0 1     mea n   r a n k   4   5   3   1   2   10   mea n   6 . 2 8 6 3   1 . 8 7 5 1 x 1 0 1   1 . 3 9 8 6   0 . 0 0 9 1   0 . 0 0 0 2     st d .   d e v .   4 . 8 2 5 5   0 . 8 0 6 0   4 . 5 7 1 8   0 . 0 0 5 3   0 . 0 0 0 1     mi n   0 . 5 1 7 9   1 . 7 1 1 2 x 1 0 1   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 1 7   0 . 0 0 0 0     max   1 . 4 9 9 7 x 1 0 1   2 . 0 3 9 3 x 1 0 1   1 . 7 4 5 7 x 1 0 1   0 . 0 2 4 8   0 . 0 0 0 4     mea n   r a n k   4   5   3   2   1   11   mea n   3 . 1 2 3 6 x 1 0 1   2 . 8 6 4 2 x 1 0 2   0 . 1 1 0 1   0 . 0 8 6 6   0 . 0 0 0 9     st d .   d e v .   3 . 3 7 7 3 x 1 0 1   8 . 4 0 9 9 x 1 0 1   0 . 3 3 1 4   0 . 1 6 5 8   0 . 0 0 3 0     mi n   1 . 2 0 1 7   1 . 4 4 7 8 x 1 0 2   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0     max   9 . 1 1 5 9 x 1 0 1   5 . 2 6 1 3 x 1 0 2   1 . 2 7 2 2   0 . 5 1 3 1   0 . 0 1 0 3     mea n   r a n k   4   5   3   2   1   12   mea n   2 . 8 2 3 6 x 1 0 7   9 . 9 0 1 0 x 1 0 7   1 . 6 6 2 3   0 . 6 5 2 8   0 . 5 5 2 0     st d .   d e v .   6 . 9 2 3 5 x 1 0 7   7 . 7 6 2 2 x 1 0 7   0 . 0 0 0 0   0 . 1 6 5 8   0 . 1 7 3 1     mi n   1 . 5 1 8 8   1 . 0 0 8 3 x 1 0 7   1 . 6 6 2 3   0 . 3 9 4 4   0 . 3 1 5 3     max   2 . 5 2 6 0 x 1 0 8   2 . 9 4 6 0 x 1 0 8   1 . 6 6 2 3   1 . 0 9 3 6   0 . 9 3 6 2     mea n   r a n k   4   5   3   2   1   13   mea n   3 . 7 1 5 0 x 1 0 7   2 . 2 1 7 2 x 1 0 8   4 . 4 8 6 9 x 1 0 6   3 . 1 1 7 3   2 . 5 0 0 2     st d .   d e v .   7 . 8 6 3 4 x 1 0 7   1 . 1 0 7 2 x 1 0 8   2 . 1 0 4 5 x 1 0 7   0 . 0 4 6 9   0 . 2 5 0 6     mi n   3 . 4 8 1 4   3 . 8 9 4 8 x 1 0 7   3 . 1 4 0 0   3 . 0 4 5 5   2 . 0 4 3 5     max   2 . 6 4 6 4 x 1 0 8   4 . 3 6 7 6 x 1 0 8   9 . 8 7 1 2 x 1 0 7   3 . 2 1 8 4   2 . 9 4 3 9     mea n   r a n k   4   5   3   2   1       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.   13 ,   No .   4 ,  Dec em b er   2 0 2 4 :  4 2 1 7 - 4 2 2 8   4224   T h e  th ir d   g r o u p   o f   th e   class ic  f u n ctio n s   is   th e   FDMFs .   L ik e  th e  s ec o n d   g r o u p ,   f u n ctio n s   i n   th is   g r o u p   co n s is t  o f   m u ltip le  o p tim al  s o lu tio n s .   T h is   g r o u p   co n s is ts   o f   ten   f u n ctio n s .   Alth o u g h   th e  d im en s io n   o f   th ese  f u n ctio n s   is   lo w,   th e   g lo b al  o p tim al  s o lu tio n   is   n o t  ea s ier   t o   f in d   b ec a u s e  o f   th e   ter r ain   o f   th ese  f u n ctio n s .   T h e   d ata  is   s h o wn   in   T ab le  4 .       T a b l e   4 .   C o m p a r is o n   d a t a   f o r   th e   F D MF   F   P a r a me t e r   G W O   [ 1 6 ]   G S O   [ 3 7 ]   P O A   [ 3 6 ]   C O A   [ 1 9 ]   G I O   14   mea n   4 . 5 7 0 2 x 1 0 1   8 . 2 3 5 4   9 . 5 9 3 5   5 . 8 9 8 8   3 . 1 4 8 3     st d .   d e v .   1 . 0 7 8 3 x 1 0 2   4 . 7 1 9 4   4 . 2 8 7 8   4 . 3 1 7 8   2 . 7 4 5 4     mi n   1 . 2 6 7 0 x 1 0 1   1 . 0 1 0 0   2 . 9 8 2 1   0 . 9 9 8 4   0 . 9 9 8 0     max   4 . 2 1 9 7 x 1 0 2   1 . 8 3 0 5 x 1 0 1   1 . 2 6 7 1 x 1 0 1   1 . 8 3 0 4 x 1 0 1   1 . 1 7 1 9 x 1 0 1     mea n   r a n k   5   3   4   2   1   15   mea n   0 . 1 5 6 0   0 . 0 3 1 3   0 . 1 2 7 6   0 . 0 0 3 0   0 . 0 0 1 9     st d .   d e v .   0 . 0 5 4 8   0 . 0 3 1 0   0 . 0 3 7 5 4   0 . 0 0 4 6   0 . 0 0 4 8     mi n   0 . 0 9 0 2   0 . 0 0 2 0   0 . 0 4 7 2   0 . 0 0 0 4   0 . 0 0 0 3     max   0 . 3 7 2 5   0 . 1 0 0 1   0 . 1 4 8 4   0 . 0 2 0 4   0 . 0 2 3 6     mea n   r a n k   5   3   4   2   1   16   mea n   - 0 . 0 2 3 5   - 0 . 8 4 0 6   0 . 0 0 0 0   - 1 . 0 3 1 3   - 1 . 0 2 9 2     st d .   d e v .   0 . 1 6 4 2   0 . 5 5 9 0   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 6   0 . 0 0 4 6     mi n   - 0 . 7 2 3 4   - 1 . 0 3 1 6   0 . 0 0 0 0   - 1 . 0 3 1 6   - . 1 0 3 1 6     max   0 . 1 8 0 6   1 . 5 2 2 3   0 . 0 0 0 0   - 1 . 0 2 9 2   - 1 . 0 1 4 1     mea n   r a n k   4   3   5   1   2   17   mea n   5 . 8 9 3 4 x 1 0 1   1 . 6 5 5 7   2 . 9 9 9 2 x 1 0 1   0 . 3 9 8 9   0 . 4 0 1 7     st d .   d e v .   2 . 7 3 7 5 x 1 0 1   4 . 5 9 4 1   2 . 2 1 4 6 x 1 0 1   0 . 0 0 3 5   0 . 0 0 7 1     mi n   2 . 8 2 0 7 x 1 0 1   0 . 3 9 8 1   3 . 6 7 1 1   0 . 3 9 8 1   0 . 3 9 8 1     max   1 . 9 5 8 4 x 1 0 2   2 . 1 9 3 8 x 1 0 1   5 . 5 6 0 2 x 1 0 1   0 . 4 1 6 0   0 . 4 3 1 9     mea n   r a n k   5   3   4   1   2   18   mea n   1 . 1 9 9 2 x 1 0 3   1 . 9 0 7 0 x 1 0 1   6 . 0 0 0 0 x 1 0 2   8 . 6 9 1 8   3 . 4 2 6 5     st d .   d e v .   2 . 6 2 9 1 x 1 0 3   2 . 5 9 4 8 x 1 0 1   0 . 0 0 0 0   1 . 4 9 5 2 x 1 0 1   1 . 8 0 6 7     mi n   5 . 5 6 0 5 x 1 0 2   3 . 0 0 0 0   6 . 0 0 0 0 x 1 0 2   3 . 0 0 0 0   3 . 0 0 0 0     max   1 . 2 6 6 7 x 1 0 4   8 . 4 8 4 4 x 1 0 1   6 . 0 0 0 0 x 1 0 2   6 . 9 8 3 6 x 1 0 1   1 . 1 5 0 6 x 1 0 1     mea n   r a n k   5   3   4   2   1   19   mea n   - 0 . 0 0 1 9   - 0 . 0 1 9 7   - 1 . 9 1 7 3   - 0 . 0 4 9 5   - 0 . 0 4 9 5     st d .   d e v .   0 . 0 0 7 2   0 . 0 1 7 5   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0     mi n   - 0 . 0 3 3 1   - 0 . 0 4 9 5   - 1 . 9 1 7 3   - 0 . 0 4 9 5   - 0 . 0 4 9 5     max   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0   - 1 . 9 1 7 3   - 0 . 0 4 9 5   - 0 . 0 4 9 5     mea n   r a n k   5   4   1   2   2   20   mea n   - 0 . 0 0 5 1   - 2 . 4 8 8 9   - 0 . 0 0 4 2   - 3 . 1 3 3 9   - 3 . 2 3 1 8     st d .   d e v .   0 . 0 0 0 0   0 . 5 3 9 1   0 . 0 0 2 0   0 . 1 4 2 7   0 . 0 5 7 5     mi n   - 0 . 0 0 5 1   - 3 . 1 2 3 4   - 0 . 0 0 5 1   - 3 . 3 0 7 8   - 3 . 3 0 5 4     max   - 0 . 0 0 5 1   - 1 . 3 7 0 7   0 . 0 0 0 0   - 2 . 6 5 0 5   - 3 . 1 0 4 8     mea n   r a n k   4   3   5   2   1   21   mea n   - 0 . 2 7 3 1   - 1 . 3 5 9 3   - 0 . 2 7 3 9   - 5 . 4 4 0 3   - 5 . 5 7 7 8     st d .   d e v .   0 . 0 0 0 0   0 . 7 5 8 1   0 . 0 0 2 0   2 . 4 7 2 3   2 . 4 4 5 1     mi n   - 0 . 2 7 3 1   - 3 . 1 5 3 5   - 0 . 2 7 8 9   - 9 . 7 2 1 9   - 9 . 7 2 8 7     max   - 0 . 2 7 3 1   - 0 . 4 2 3 6   - 0 . 2 7 3 1   - 2 . 4 7 8 7   - 1 . 3 5 4 8     mea n   r a n k   5   3   4   2   1   22   mea n   - 0 . 2 9 3 6   - 2 . 5 1 5 1   - 0 . 2 9 5 1   - 5 . 8 5 1 1   - 5 . 5 0 8 8     st d .   d e v .   0 . 0 0 0 0   2 . 5 7 0 8   0 . 0 0 3 7   2 . 5 9 5 5   2 . 6 2 8 8     mi n   - 0 . 2 9 3 6   - 1 . 0 3 2 6 x 1 0 1   - 0 . 3 0 4 3   - 1 . 0 0 9 3 x 1 0 1   - 1 . 0 1 0 6 x 1 0 1     max   - 0 . 2 9 3 6   - 0 . 5 1 8 4   - 0 . 2 9 3 6   - 2 . 2 9 6 8   - 1 . 5 9 1 1     mea n   r a n k   5   3   4   1   2   23   mea n   - 0 . 3 2 1 7   - 2 . 2 7 1 8   - 0 . 3 2 2 6   - 6 . 0 8 5 1   - 4 . 2 4 8 4     st d .   d e v .   0 . 0 0 0 0   0 . 8 4 1 6   0 . 0 0 4 0   2 . 4 8 1 7   2 . 1 7 9 4     mi n   - 0 . 3 2 1 7   - 3 . 7 8 6 7   - 0 . 3 4 0 3   - 1 . 0 0 9 3 x 1 0 1   - 9 . 7 1 3 6     max   - 0 . 3 2 1 7   - 0 . 8 0 5 1   - 0 . 3 2 1 7   - 2 . 5 7 7 0   - 2 . 0 8 6 2     mea n   r a n k   5   3   4   1   2       T h e  d ata  in   T ab le  4   in d icate s   th at  GI O  is   s u p er io r   in   h an d lin g   th e  FDMFs .   B u t  it s   s u p er io r ity   is   n o t  s o   h ig h   as  in   th e  f ir s t  an d   s ec o n d   g r o u p s   o f   f u n ctio n s .   GI O  is   th e  f in est  o n ly   in   h an d lin g   f iv e  f u n ctio n s   ( F1 4 ,   F1 5 ,   F1 8 ,   F2 0 ,   a n d   F2 1 ) .   Me an wh ile,   GI O  b ec o m es  th e   s ec o n d   f in est  at  h a n d lin g   f iv e   f u n ctio n s   ( F1 6 ,   F1 7 ,   F1 9 ,   F2 2 ,   an d   F2 3 ) .   O n   th e  o t h er   h an d ,   C OA  is   th e  f in est at  h an d lin g   f o u r   f u n ctio n s   ( F1 6 ,   F1 7 ,   F2 2 ,   an d   F2 3 ) .   T h e  s ce n ar io   o f   th e  s ec o n d   as s ess m en ts   f o r   b o th   p ar ts   is   as  f o llo ws.  I n   th e  f ir s t  p ar t,   th er e  ar e  two   v alu es  f o r   s war m   s ize:  1 0   an d   3 0 .   I n   th e   s ec o n d   p ar t,  t h er e  a r e  also   two   v alu es  f o r   th e   m ax im u m   iter atio n :  4 0   an d   8 0 .   I n   th e  f ir s t  p ar t,  t h e  m ax im u m   iter a tio n   is   s et  3 0   wh ile  in   th e  s ec o n d   p ar t,  th e  s war m   s ize  is   s et  5 ,   co lu m n s   2   a n d   3 .   T h e  d ata  o f   t h e  f ir s t p ar t a n d   th e  s ec o n d   p a r t is sh o wn   in   T ab le  5 ,   co lu m n s   4   an d   5 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Gu id ed   imita tio n   o p timiz er:  a   meta h eu r is tic  co mb in in g   g u id ed   s ea r ch   …  ( P u r b a   Da r u   K u s u ma )   4225   T a b l e   5 .   D a t a   o f   t h e   r e l a ti o n   b e t w e e n   a d j u s t e d   p a r a m e te r s   a n d   a v e r a g e   f i t n e s s   s c o r e   F u n c t i o n   A v e r a g e   F i t n e ss Sc o r e   n ( X )   =   1 0   n ( X )   =   3 0   t m ax   =   4 0   t m ax   =   8 0   1   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0   2   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0   3   1 . 6 3 0 6   0 . 0 8 6 5   0 . 1 5 8 1   0 . 0 0 0 0   4   0 . 0 0 2 1   0 . 0 0 0 3   0 . 0 0 0 1   0 . 0 0 0 0   5   2 . 8 8 0 0 x 1 0 1   2 . 8 7 1 5 x 1 0 1   2 . 8 8 5 3 x 1 0 1   2 . 8 8 7 9 x 1 0 1   6   3 . 4 9 4 6   1 . 9 7 0 9   4 . 4 9 5 1   4 . 3 5 0 6   7   0 . 0 0 5 0   0 . 0 0 2 0   0 . 0 0 7 4   0 . 0 0 2 5   8   - 7 . 1 9 4 8 x 1 0 3   - 8 . 5 1 4 2 x 1 0 3   - 6 . 3 0 9 7 x 1 0 3   - 7 . 0 2 8 9 x 1 0 3   9   4 . 0 7 5 6   4 . 7 9 5 6   1 . 4 2 3 1   0 . 0 0 0 0   10   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0   11   0 . 0 0 3 3   0 . 0 0 1 8   0 . 0 0 0 0   0 . 0 0 0 0   12   0 . 3 5 2 5   0 . 1 3 1 6   0 . 5 7 9 2   0 . 5 7 6 6   13   1 . 9 6 9 4   1 . 2 4 0 2   2 . 5 0 2 8   2 . 4 1 0 0   14   1 . 9 4 1 6   1 . 0 0 2 4   2 . 0 8 8 8   1 . 2 2 0 1   15   0 . 0 0 0 7   0 . 0 0 0 6   0 . 0 0 1 3   0 . 0 0 1 6   16   - 1 . 0 3 1 6   - 1 . 0 3 1 6   - 1 . 0 2 9 2   - 1 . 0 3 1 1   17   0 . 3 9 8 6   0 . 3 9 8 1   0 . 3 9 8 7   0 . 3 9 8 9   18   3 . 0 0 3 0   3 . 0 0 0 5   3 . 0 1 0 4   3 . 0 0 2 0   19   - 0 . 0 4 9 5   - 0 . 0 4 9 5   - 0 . 0 4 9 5   - 0 . 0 4 9 5   20   - 3 . 2 6 4   - 3 . 3 0 2 6   - 3 . 2 0 8 9   - 3 . 2 3 4 2   21   - 7 . 1 8 8 2   - 8 . 7 3 2 4   - 6 . 1 0 3 3   - 6 . 0 1 1 5   22   - 6 . 9 2 0 3   - 8 . 9 9 8 0   - 5 . 9 7 2 4   - 6 . 9 4 5 7   23   - 6 . 4 7 0 4   - 8 . 9 6 5 9   - 4 . 9 6 3 6   - 6 . 7 1 3 5       T h e  d ata  in   c o lu m n s   2   an d   3   in   T ab le  5   in d icate s   th at  th er e  ar e  two   cir cu m s tan ce s   r eg ar d in g   t h e  r elatio n   b etwe en   th e  in cr ea s e  o f   s war m   s ize  an d   th e  av er ag e  f itn ess   s co r e.   T h e  f ir s t  o n e  is   th e  in c r ea s e  o f   s war m   s iz e   im p r o v es  th e  a v er ag e  f itn ess   s co r e  s ig n if ican tly .   T h e  lis t  o f   f u n ctio n s   th at  ar e  in   t h e  f ir s t  g r o u p   o r   in   th e  s ec o n d   g r o u p   is   s h o wn   in   T ab le  6 .   T h e   d ata  in   co lu m n   4   an d   4   in   T a b le  5   also   in d icate s   th at  th er e  ar e  two   cir cu m s tan ce s   r eg ar d in g   th e  r elatio n   b etwe en   th e  in cr ea s e  o f   m ax im u m   iter atio n   an d   th e  av e r ag e  f itn ess   s co r e.   T h e  f ir s t  o n e   is   th at  th e  in cr ea s e  i n   m ax i m u m   iter atio n   im p r o v es  th e  a v er a g e  f itn ess   s co r e  s ig n if ica n tly .   T h e  lis t  o f   f u n ctio n s   th at  ar e  in   th e  f ir s t g r o u p   o r   in   th e  s ec o n d   g r o u p   is   also   s h o wn   in   T ab le  6 .       T a b l e   6 .   G r o u p   b a s e d   l is t   r e g a r d i n g   t h e   r e l a t i o n   b e tw e e n   a d j u s t e d   v a r i a b l es   a n d   a v e r a g e   f i t n es s   s c o r e   G r o u p   S w a r m si z e   t o   A v e r a g e   F i t n e ss   S c o r e   M a x .   I t e r a t i o n   t o   A v e r a g e   F i t n e ss S c o r e   1 st   C i r c u ms t a n c e   2 nd   C i r c u ms t a n c e   1 st   C i r c u ms t a n c e   2 nd   C i r c u ms t a n c e   1   F 4 ,   F 7   F 1   -   F 3 ,   F 5 ,   F 6   F 3 ,   F 7   F 1 ,   F 2 ,   F 4   –   F6   2   F 1 2   F 8   -   F 1 1 ,   F 1 3   F9   F 8 ,   F 1 0   –   F 1 3   3   -   F 1 4   –   F 2 3   -   F 1 4   –   F 2 3       T h e  d ata  in   T ab le  6   in d icate s   th at  th er e  is   n o t  an y   s ig n if ican t  im p r o v em e n t  o f   th e  av er ag e  f it n ess   s co r e   d u e  to   th e  i n cr ea s in g   o f   s war m   s ize  in   m o s t f u n ctio n s .   T h er e  ar e  o n ly   two   f u n ctio n s   in   th e   f ir s t g r o u p ,   an d   o n e   f u n ctio n   in   th e   s ec o n d   g r o u p ,   wh er e   its   av er a g e  f itn ess   c o r e  is   im p r o v ed   s ig n if ican tly .   F o r tu n ately ,   in   s o m e  f u n ctio n s ,   t h e  s ec o n d   cir cu m s tan ce   o cc u r s   b ec a u s e  th e  g lo b al  o p tim al  s o lu tio n   h as  b e en   f o u n d   o r   th e  e n d   s o lu t io n   is   n ea r   th e  g l o b al  o p t im al  s o lu tio n .   T h ese  f u n ctio n s   ar e  ( F1 ,   F2 ,   F1 0 ,   F1 1 ,   F1 2 ,   F 1 4 ,   F1 5 ,   F1 6 ,   F1 7 ,   F2 0 ,   F2 1 ,   F2 2 ,   F2 3 ) .   T h e  d ata  in   T ab le  6   also   in d icate s   th at   th er e  ar e  o n ly   th r ee   f u n ctio n s   wh o s e  av er ag e  f itn ess   s co r e  is   im p r o v ed   b y   in cr ea s i n g   th e  m ax im u m   iter atio n   f r o m   4 0   to   8 0 .   I t  m ea n s   th at  co n v er g en ce   h as  b ee n   ac h iev ed   i n   th e   lo w  m a x im u m   iter atio n   f o r   m o s t  f u n ctio n s .   T h is   co n v e r g en ce   o cc u r s   wh et h er   th e   en d   s o lu tio n   is   th e  g lo b al  o p tim al  s o lu tio n ,   n ea r   to   th e  g lo b al  o p tim al  s o lu tio n ,   o r   s till   f ar   f r o m   t h e  g lo b a l o p tim al  s o lu tio n .     4 . 2 .     Dis cus s io n   I n   th is   s ec tio n ,   th e   d is cu s s io n   f o cu s es  o n   th e  im p r o v em e n t   o f   th e   p r o p o s ed   GI O  i n   r elat io n   to   th e   r ec en t  d e v elo p m e n t  o f   m eta h e u r is tics .   Dif f er en t  f r o m   s ev er al   r ec en t   s tu d ies  th at  s till   u s e  o ld   m etah eu r is tics   lik e   GA  an d   PS O,   th e  d is cu s s io n   in   th is   p ap er   co m p ar es  th e  p er f o r m an ce   o f   GI O  o n ly   with   r ec en t  m etah eu r is tics .   Mo r eo v er ,   th e  d is cu s s io n   also   in clu d es th e  tech n ical  co m p ar i s o n   b etwe en   GI O  an d   its   co n ten d er s ,   lim itatio n s ,   co m p u tatio n al  c o m p lex ity ,   an d   th e  p o ten tial f o r   f u r th e r   s tu d y .   T h e  m ain   f in d in g   o f   th is   p ap e r   is   th r o u g h   ev alu atio n ,   GI O  is   p r o v en   s u p e r io r   to   GW O,   GSO,   POA,   an d   C OA  in   h an d lin g   all  g r o u p s   o f   f u n ctio n s   ( HDUF,   HD MF,   an d   FDMF) .   T h e  s u p er io r ity   o f   GI O  m o s tly   co m es  f r o m   th e  h ig h   d im en s i o n   f u n ctio n s .   Me a n wh ile,   its   s u p er io r ity   is   n o t  s o   h ig h   wh en   h an d lin g   th e   f ix ed   d im en s io n   m u ltim o d al  f u n cti o n s .   Sin ce   th e  test   u s in g   u n im o d al  f u n ctio n s   is   d esig n ed   to   ev alu ate   th e  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.   13 ,   No .   4 ,  Dec em b er   2 0 2 4 :  4 2 1 7 - 4 2 2 8   4226   ex p lo itatio n   ca p ab ilit y   wh ile  m u ltimo d al  f u n ctio n s   ar e  d esig n ed   to   ev alu ate  th e  ex p lo r atio n   ca p ab ilit y   [ 3 1 ] ,   th is   m ea n s   GI O  is   ex ce llen ce   in   b o th   ex p lo r atio n   an d   ex p l o itatio n .   T h is   co n s id er atio n   is   ex p lain e d   th r o u g h   th e   h y p er p a r am eter   ev alu atio n   t h at  h as  b ee n   p er f o r m ed   a n d   th e  d ata   ar e  s h o wn   in   T ab le   6 .   I n   g en e r al,   it   is   s h o wn   t h at  an   ac ce p tab le   s o lu tio n   h as  b ee n   ac h iev ed   i n   th e   lo w   s war m   s ize  an d   th e  lo w  m ax i m u m   iter atio n .   I t  m ea n s   th at  t h e  in cr ea s e  o f   s war m   s ize  o r   m ax im u m   iter atio n   f r o m   lo w  to   h ig h   d o es n o t im p r o v e  th e  s o lu tio n   s ig n if ican tly   alth o u g h   t h e  co m p u tatio n   c o s t in cr ea s es lin ea r ly .   I n   s o m e  f u n ctio n s ,   th e  en d   s o lu tio n   is   th e  g lo b al  o p tim al  s o lu tio n   o r   n ea r   th e  g lo b al  o p tim al  s o lu tio n .   Un f o r tu n atel y ,   in   s o m e  f u n cti o n s ,   th e  en d   s o lu tio n   is   s till   f ar   f r o m   th e  g lo b al  o p tim al  s o lu t io n .   T h e  s u p er io r ity   o f   GI O  to   GW O,   GS O,   POA,   an d   C OA  in   m o s t  o f   f u n ctio n s   in   2 3   class ic  f u n ctio n s   ca n   b e   s ee n   as  t h e  s u p e r io r ity   o f   m u ltip le  s tr ateg ies  to   lim ited   s tr ateg ies.  As  s ee n   i n   T a b le  1 ,   GW O  an d   GSO  d ep lo y   o n ly   a  s in g le  s tr ateg y .   Me an wh ile,   POA  d ep lo y s   o n ly   two   s tr ateg ies  wh er e  th e  f ir s t  s tr ateg y   is   g u id ed   s ea r ch ,   an d   t h e  s ec o n d   s tr ateg y   is   im itatio n - b ased   s ea r ch   [ 3 4 ] .   T h is   s u p er io r ity   also   m ea n s   th e   n ec ess ity   in   v ar iety   o f   t h e  r ef e r en ce s .   GI O  u s es  th r ee   r ef er en ce s :  g lo b al   f in est,  a  r an d o m ly   p ick ed   s o lu tio n ,   an d   a  r a n d o m ize d   s o lu tio n .   GW O  u s es  s in g le  r ef er en ce :  r esu ltan t  o f   s o m e   f in est  s o lu tio n s   [ 1 6 ] .   GSO  u s es  two   r ef er e n ce s :  g lo b al  f in e s t  an d   lo ca l  f in est  [ 3 7 ] .   POA  u s es  a  r ef er en ce :  a  r an d o m ize d   s elec ted   s o lu tio n   [ 3 6 ] .   C OA  u s es  two   r ef er en ce s :  th e  f in est  s o lu tio n   in   e v er y   iter atio n   a n d   a   r an d o m ize d   s o lu tio n   with in   th e  s ea r ch   s p ac e  [ 1 9 ] .   T h e  co m p lex ity   an al y s is   in   th e  iter atio n   p h ase  o f   GI O  is   s h o wn   as  O   (8 n . m . t max )   w h er e  n   is   th e  s war m   s ize,   m   is   d im en s io n   o r   d ec is i o n   v ar ia b le,   an d   t max   is   th e  m ax im u m   iter atio n .   T h is   m ea n s   th e  co m p u tatio n al  co m p lex ity   o f   GI O  is   p r o p o r ti o n al  to   t h e  s war m   s ize,   d ec is io n   v a r iab les,  o r   th e  m a x im u m   iter atio n .   T er m   8   in   th is   b ig - O  n o tatio n   is   ap p lied   d u e  to   th er e   ar e  eig h t  s ea r ch es  i n   ev er y   iter atio n   f o r   e v er y   ag e n t.  As  th e  d im en s io n   o r   d ec is io n   v ar iab les  ca n n o t  b e  ad ju s ted ,   u s er   s h o u ld   f o cu s   o n   th e  s war m   s ize  a n d   m ax im u m   iter atio n   as  th e  h y p er p ar am eter   s etu p .   T h e   m a in   co n s id er atio n   is   w h eth er   ad j u s tin g   th e   s war m   s ize  o r   m a x i m u m   iter atio n   m a y   im p r o v e  t h e  p er f o r m a n ce .   Alth o u g h   GI O  is   p r o v en   in   p r o d u cin g   s u p er io r   p er f o r m a n ce ,   i t  s till   h as  lim itatio n s .   T h e  f ir s t  lim itatio n   is   th is   s u p er io r   p er f o r m a n ce   c o m es  f r o m   m u ltip le  s ee d s   wh er e  ea ch   s ee d   r ep r esen ts   a   d is tin ct  s ea r ch   m eth o d .   I n   o t h er   w o r d s ,   GI O  p e r f o r m s   m ass iv e  m u ltip le  s ea r c h es  alth o u g h   o n ly   s in g le  f i n est  s ee d   r ep lace s   th e  c u r r e n t   s o lu tio n .   I t  is   d if f er en t  f r o m   m an y   o th er   m etah eu r is tics   th at  em p lo y   o n ly   o n e  s ea r ch   m eth o d   o r   f ew  s ea r ch   m eth o d s .   T h e  s ec o n d   lim itatio n   o f   th is   wo r k   is   th at  th er e  ar e   a  lo t  o f   u s e  ca s es  th a t  ca n   b e  u s ed   to   in v esti g ate  GI O  in   a  m o r e  co m p r eh e n s iv e  m an n er .   T h ese  u s e  ca s es  ca n   b e  th eo r etica l  o r   p r ac tical.   B u t  th er e  is   n o   s in g le   p ap er   th at   ca n   ac c o m m o d ate  a ll  th ese  u s e  ca s es.  T h e  p r ac tical  u s e  ca s es  ca n   also   b e   f o u n d   in   b r o a d er   f ield s   o f   en g in ee r in g   with   v ar i o u s   ch ar ac ter is tics ,   s u ch   as wh eth er   th ey   ar e  n u m er ical  o r   co m b i n ato r ial  p r o b lem s .     Fu tu r e  d ev elo p m en t  ca n   b e  p er f o r m ed   in   v ar io u s   way s .   First,  b o th   GI O  an d   C OA  o u tp er f o r m   th e  o th er   th r ee   m etah eu r is tic .   I t  will  b e   in ter esti n g   to   h y b r id ize  th ese  two   m etah eu r is tics   to   m ak e  m o r e  p o we r f u l  an d   co m p r eh e n s iv e  m etah e u r is tic.   Seco n d ,   th e   im itatio n - b ased   s ea r ch   s h o u ld   b e  m o r e  p r o m o t ed   as  it  is   n o w  less   p o p u lar   t h an   th e  s war m   m o v e m en t.  I t  is   b ec au s e  GA  is   s till   im p lem en ted   in   m a n y   o p tim izatio n   s tu d ies  d u e  to   its   f lex ib ilit y   an d   o p en n ess   to   im p r o v em e n t.  T h ir d ,   th e  u s e  o f   m u ltip le  s tr ateg ies  an d   m u ltip le  r ef er en ce s   will  b ec o m e  m o r e  p o p u lar   in   th e  f u t u r e.   Fo u r t h ,   r a n d o m   s ea r ch   is   s till   im p o r tan t  to   b e   im p lem en te d   in   ev er y   iter atio n   to   o v er c o m e  th e   lo ca l  o p tim al   p r o b lem .   Fu tu r e   s tu d ies  ca n   also   b e  tak en   b y   em p lo y in g   G I O  to   s o lv e  v ar io u s   o p tim izatio n   p r o b l em s .   T h e r e   ar e   also   v ar i o u s   s ets  o f   s tan d ar d   ass ess m en ts ,   s u ch   as  C E C   s ets  in   wh ich   t h e  p r o b lem s   ar e  m o r e  c o m p lex   d u e  to   th e  e x is ten ce   o f   eq u ality   an d   in eq u ality   b o u n d a r ies.       5.   CO NCLU SI O N   T h is   wo r k   h as  b u ilt  an d   s h o w n   a  n ew  m etap h o r - f r ee   m etah eu r is tic  ca lled   GI O.   As  its   n a m e  im p lies ,   GI O  d ep lo y s   b o t h   g u id e d   s ea r ch   wh ich   is   th e  b ac k b o n e  o f   s war m - b ased   m etah eu r is tic  an d   im itatio n - b ase d   s ea r ch   wh ich   is   th e   b ac k b o n e  o f   e v o lu tio n - b ased   m etah e u r i s tic.   T h is   ap p r o ac h   is   tr a n s f o r m ed   in t o   eig h t  s ea r ch es  ( f iv e  g u id e d   s ea r ch e s   an d   th r ee   im itatio n - b ased   s ea r ch es).   T h r o u g h   s im u latio n ,   GI O  o u tp er f o r m s   GW O,   G SO,  POA,   an d   C OA  in   h an d lin g   m o s t  u n im o d al  an d   m u ltimo d al  f u n ctio n s .   I t  in d icate s   th at  GI O  h as   ex ce l len t  ex p lo r atio n   an d   e x p l o itatio n   ca p ab ilit ies.  T h r o u g h   h y p er p ar am eter   test ,   GI O  ca n   f in d   an   ac ce p ta b le  s o lu tio n   in   th e   lo w  s war m   s ize  an d   lo w   m ax im u m   iter atio n   cir cu m s tan ce s .   I n   th e  f u tu r e ,   th e  co n s tr u cti o n   o f   n ew  m etah eu r is tic  is   s til l  av ailab le.   T h is   d e v elo p m en t  ca n   b e  p er f o r m ed   b y   h y b r id izi n g   GI O  an d   C OA.   Mo r eo v er ,   u p co m i n g   s tu d ies  c an   b e   ca r r ie d   o u t  b y   im p lem en tin g   GI O  t o   h an d le   v ar io u s   o p tim izatio n   p r o b lem s   in   a  b r o a d er   ar ea .       ACK NO WL E DG E M E NT S   T h e  f u n d in g   f o r   p u b licatio n   o f   th is   p ap er   is   p r o v id ed   b y   T el k o m   Un iv er s ity ,   I n d o n esia.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.