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Transfer learning in bayesian optimization for aircraft design

Ali Tfaily, Youssef Diouane, Nathalie Bartoli et Michael Kokkolaras

Article de revue (2026)

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Abstract

Bayesian optimization (BO) is widely employed for expensive blackbox functions, yet it suffers from the cold start problem when data are scarce. While transfer learning offers a solution by leveraging source data to accelerate target optimization, existing constrained BO transfer-learning approaches face limitations when dealing with heterogeneous design variables and complex constraint structures, leading to poor generalization. To address these issues, we propose a novel methodology integrating an ensemble of surrogate models within a constrained BO framework. Specifically, we employ a partial-least-squares dimension reduction algorithm to manage design space heterogeneity and a meta data surrogate selection method to handle constraint heterogeneity. The proposed approach is validated on numerical benchmark problems and a realistic aircraft conceptual design optimization problem. Results demonstrate significant improvement in convergence during early optimization iterations compared to standard BO, alongside enhanced prediction accuracy for both objective and constraint-surrogate models.

Mots clés

Département: Département de mathématiques et de génie industriel
Centre de recherche: GERAD - Groupe d'études et de recherche en analyse des décisions
Organismes subventionnaires: NSERC
Numéro de subvention: RGPIN 436193-24, RGPIN-2024-0509
URL de PolyPublie: https://publications.polymtl.ca/82972/
Titre de la revue: Structural and Multidisciplinary Optimization (vol. 69, no 10)
Maison d'édition: Springer-Verlag
DOI: 10.1007/s00158-026-04424-5
URL officielle: https://doi.org/10.1007/s00158-026-04424-5
Date du dépôt: 01 oct. 2026 09:30
Dernière modification: 02 oct. 2026 06:03
Citer en APA 7: Tfaily, A., Diouane, Y., Bartoli, N., & Kokkolaras, M. (2026). Transfer learning in bayesian optimization for aircraft design. Structural and Multidisciplinary Optimization, 69(10), 226 (23 pages). https://doi.org/10.1007/s00158-026-04424-5

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