Die Multi-Objektive Optimierung (auch Multi-Kriteriale Optimierung genannt) ist ein Bereich der künstlichen Intelligenz und Operations Research, der sich mit der Lösung von Problemen beschäftigt, bei denen mehrere Ziele oder Kriterien gleichzeitig optimiert werden müssen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Optimierungsproblemen, bei denen lediglich ein einzelnes Ziel verfolgt wird, geht es hier darum, mehrere konkurrierende Ziele zu berücksichtigen und ein Gleichgewicht zwischen ihnen zu finden.
Ein typisches Merkmal multi-objektiver Optimierungsprobleme ist, dass die Ziele häufig nicht gleichzeitig maximiert oder minimiert werden können, da sie sich gegenseitig beeinflussen. Beispielsweise könnte in einem industriellen Anwendungsfall das Ziel der Kostenreduzierung mit dem Ziel der Verbesserung der Produktqualität in Konflikt geraten. In solchen Fällen gibt es in der Regel keine einzelne optimale Lösung, sondern vielmehr eine Vielzahl von Pareto-optimalen Lösungen, die verschiedene Kompromisse zwischen den Zielen darstellen.
Die Pareto-Optimalität ist ein zentraler Begriff in der Multi-Objektiven Optimierung. Eine Lösung wird als Pareto-optimal bezeichnet, wenn keine weitere Verbesserung eines Ziels ohne Verschlechterung mindestens eines anderen Ziels möglich ist. Die Sammlung aller Pareto-optimalen Lösungen wird als Pareto-Front bezeichnet.
Um multi-objektive Optimierungsprobleme zu lösen, kommen verschiedene Methoden zum Einsatz, wie z.B. evolutionäre Algorithmen, die aufgrund ihrer Fähigkeit, mit mehreren Zielen umzugehen, besonders beliebt sind. Andere Ansätze umfassen die Verwendung von Gewichtungsmethoden, bei denen den Zielen unterschiedliche Prioritäten zugewiesen werden, oder die Einbindung des Entscheidungsträgers, um die am besten geeignete Lösung auszuwählen.
Die Multi-Objektive Optimierung findet in vielen Bereichen Anwendung, wie z.B. in der Ressourcenplanung, der Finanzportfolio-Optimierung oder der Produktentwicklung. Durch die Berücksichtigung mehrerer Ziele gleichzeitig können komplexere und realistischere Modelle erstellt werden, die es ermöglichen, fundierte Entscheidungen zu treffen.