(메타) 휴리스틱 방법의 의미


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  1. 최적화를 위해 Wikipedia에서 :

    컴퓨터 과학에서 메타 휴리스틱 은 주어진 품질 측정과 관련하여 후보 솔루션을 반복적으로 개선하여 문제 를 최적화 하는 계산 방법을 지정 합니다. Metaheuristics는 최적화되는 문제에 대한 가정을 거의 또는 전혀하지 않으며 후보 솔루션의 매우 넓은 공간을 검색 할 수 있습니다. 그러나 메타 휴리스틱은 최적의 솔루션을 찾도록 보장하지 않습니다. 많은 메타 휴리스틱은 어떤 형태의 확률 론적 최적화를 구현합니다.

    Metaheuristic과 유사한 의미를 가진 다른 용어는 파생물 없음, 직접 검색, 블랙 박스 또는 실제로 휴리스틱 최적화 프로그램입니다. 이 주제에 관한 몇 권의 책과 설문지가 출판되었습니다.

    • 최적화 방법이 메타 휴리스틱인지 아닌지 어떻게 알 수 있습니까? 예를 들어

      (1) 선형 프로그래밍을위한 단순한 방법은 메타 휴리스틱인가?

      (2) 그래디언트 디센트, 라그랑지안 멀티 플라이어 방법, 페널티 방법, 내부 포인트 방법 (배리어 방법), 메타 휴리스틱과 같은 비선형 프로그래밍 방법의 대부분은?

      (3) Nelder–Mead 방법 또는 내리막 심플 렉스 방법과 같은 모든 기울기없는 방법은 메타 휴리스틱입니까?

    • 메타 휴리스틱이 아닌 최적화 방법에는 어떤 것이 있습니까?

  2. Wikipedia의 문제 해결 기술에 대한보다 일반적으로 (최적화를 넘어서) :

    휴리스틱문제 해결, 학습 및 발견을위한 경험 기반 기술을 말합니다 . 철저한 검색이 실용적이지 않은 경우, 휴리스틱 방법은 만족스러운 솔루션을 찾는 프로세스 속도를 높이기 위해 사용됩니다. 이 방법의 예에는 경험 법칙, 교육받은 추측, 직관적 판단 또는 상식을 사용하는 것이 포함됩니다.

    좀 더 정확하게 말하면 휴리스틱은 쉽게 접근 할 수 있지만 쉽게 적용 할 수있는 정보를 사용하여 인간과 기계의 문제 해결을 제어하는 ​​전략입니다.

    "휴리스틱"의 의미를 이해하는 방법이 궁금합니다.

    • "문제 해결, 학습 및 발견"기술이 휴리스틱인지 아닌지 어떻게 알 수 있습니까?

    • 휴리스틱이 아닌 "문제 해결, 학습 및 발견"기술은 무엇입니까?

감사합니다.

답변:


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휴리스틱은 실제로 많은 경우에 효과가 있지만 왜 잘 작동해야하는지에 대한 자세한 주장은 없습니다.

메타 휴리스틱은 알고리즘이 아니라 특정 알고리즘 내에서 사용할 수있는 일반적인 휴리스틱 체계 또는 아이디어입니다.

예를 들어 선형 프로그래밍을위한 심플 렉스 알고리즘은 잘 확립 된 수렴 이론을 가지고 있기 때문에 휴리스틱이나 메타 휴리스틱이 아닙니다. sqame은 순차적 2 차 프로그래밍 또는 내부 포인트 방법을 지원합니다. (인테리어 포인트 방법은 일반적인 체계이지만 휴리스틱이 아니며 메타 휴리스틱이 아닙니다. 관련 이론이 상당히 강하기 때문입니다.)

함수를 최소화하기위한 Nelder-Mead = downhill simplex 알고리즘은 휴리스틱 스 (실제로 더 큰 차원에서는 아주 간단한 문제에서는 실패 할 수 있음)이고 tabu search는 메타 휴리스틱 스입니다 (tabu 검색을 사용하는 다양한 알고리즘을 작성할 수는 있지만) 그렇지 않으면 상당히 다른 품질입니다.


감사! (1) 따라서 방법이 메타 휴리스틱인지 여부를 알기 위해서는 그것이 메소드가 진정한 최적화 프로그램에 수렴하는 시점에 관한 이론이 있는지를 보는 것입니까? 방법이 아직 그런 이론을 가지고 있지 않다면 그것은 고기 휴리스틱인가? 언젠가 그것에 대한 이론이 있다면 그것은 메타 휴리스틱에서 비 메타 유러 론으로 변할 것인가? (2) "유사 적 휴리스틱과 유사한 의미를 가진 다른 용어는 파생물 없음, 직접 검색, 블랙 박스 또는 실제로 휴리스틱 옵티 마이저입니다." 메타 휴리스틱이 함수 값만 사용하고 미분이 없는지 궁금합니다. 다른 질문에 대한 답장에서 "검색"방법입니까?
Tim

@ 팀 : 메타 휴리스틱 수단 (ⅰ) 전혀 수렴 이론 진행뿐만 아니라 일반 원칙 (II)없이 일정한 레시피. -미분이없는 (= 직접 검색 = 블랙 박스; 서로 다른 역사적인 근본과 동일한 이름) 휴리스틱 스가 될 수 있습니다. 단지 사용자가 제공해야하는 입력에 대해서만 알려줍니다.
Arnold Neumaier

감사! 메타 휴리스틱이 함수 값만 사용하고 미분이 없는지 궁금합니다.
Tim

@ 팀 : 아마 그렇습니다; 실제로 그라디언트를 사용하는 메타 휴리스틱이라는 것을 알지 못합니다.
Arnold Neumaier

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@ArnoldNeumaier가 이미 매우 좋은 설명을했기 때문에 나는 simplex와 Nelder-Mead를 반복하지 않을 것이지만 내 2 센트를 추가하고 싶었습니다.

휴리스틱과 메타 휴리스틱의 차이점을 설명하기 위해 얼마 전에 들었던 최고의 인용문 중 하나 : 휴리스틱은 꽤 좋은 규칙입니다. 메타 휴리스틱은 꽤 좋은 규칙을 찾는 데 아주 좋은 규칙입니다.

특정 문제에 대해 좋은 휴리스틱을 찾는 방법으로보아야합니다. 기본적으로 다음 질문 중 하나를 묻는다면 메타 휴리스틱에 대해 이야기하는 것입니다.

  • 이 휴리스틱의 매개 변수를 어떻게 조정하여 해당 문제의 성능을 개선해야합니까?
  • 이 휴리스틱이 휴리스틱보다 낫습니까?

문제 해결, 학습 및 발견에 사용할 수있는 메타 휴리스틱이 많이 있습니다 .

대부분의 메타 휴리스틱은 자연 현상에서 다소 영감을 얻었으며, 이는 엄격하게 설명하기는 어렵지만 수렴 특성이 우수합니다.

다음은 좋은 링크는 당신이 다른 메타 휴리스틱 기법에 대한 자세한 읽으려면


감사! "휴리스틱은 꽤 좋은 규칙입니다. 메타 휴리스틱은 꽤 좋은 규칙을 찾는 데 아주 좋은 규칙입니다." 예를 들어, 시뮬레이션 어닐링, 입자 무리, 개미 식민지 및 금기 검색은 휴리스틱 또는 메타 휴리스틱입니까? 그들이 둘 중 하나라면, 다른 것에 대한 상대는 무엇입니까?
Tim

이 인용문에서 이해해야 할 것은 휴리스틱과 메타 휴리스틱이 모두 정확하거나 입증되지 않았으므로 "꽤 좋은 규칙"입니다. 메타 휴리스틱은 휴리스틱보다 높은 수준이며 문제를 올바르게 해결하는 일련의 매개 변수를 찾을 수있는 여러 번의 반복을 통해 이루어집니다. 이 매개 변수 집합이 처음부터 무엇인지 알았다면 문제를 해결하기 위해 휴리스틱을 작성해야합니다. 그러나 당신이 알지 못하기 때문에 알고리즘을 사용하여 휴리스틱에 대한 이러한 매개 변수 인 메타 휴리스틱을 찾아야합니다. 그것이 분명해 지길 바랍니다.
Charles Menguy

그리고 내가 여기에 준 알고리즘은 모두 메타 휴리스틱이며, 내가 준 링크에 대한 자세한 내용을 찾을 수 있습니다. 나는 당신이 상대방에 대해 정확히 무엇을 의미하는지 잘 모르겠습니다.
Charles Menguy

예를 들어, 알고리즘이 모두 메타 휴리스틱이라면 알고리즘이 작동하는 휴리스틱은 조정 가능한 매개 변수에 대한 특정 값을 더한 것이어야합니까?
Tim

시뮬레이션 어닐링을 예로 들어 보겠습니다. 결국 Markov 체인을 검색합니다. 휴리스틱의 "규칙"은 Markov 체인의 상태가 솔루션이라고 가정하는 것입니다. 메타 휴리스틱이하는 일은 솔루션을 설명하는 최적의 상태를 찾기 위해 Markov 체인에서 수렴을 찾는 것입니다. 일반적으로 나는 당신이 구별하기 위해 너무 열심히 노력해서는 안된다고 생각합니다. "상대적으로"간단한 솔루션이있을 때는 휴리스틱을 사용하고, 솔루션 공간이 너무 커서 더 똑똑해야 할 때 메타 휴리스틱을 사용합니다. 문제 해결.
Charles Menguy
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