평가할 수있는 알려지지 않은 기능을 최적화 하시겠습니까?


11

알 수없는 함수 주어지면 도메인의 어느 시점에서나 그 값을 평가할 수는 있지만 표현할 수는 없습니다. 다시 말해, f 는 우리에게 블랙 박스와 같습니다.f:RdRf

의 최소화기를 찾는 문제의 이름은 무엇입니까 ? 어떤 방법이 있습니까?f

방정식 대한 해를 구하는 문제의 이름은 무엇입니까 ? 어떤 방법이 있습니까?f(x)=0

두 가지 문제에 상기에서, F의 어떤 평가에 보간이나 착용감 좋은 아이디어이다 함수 사용 g θ를 하고 파라미터 공지 양식 θ g θ 를 최소화 하거나 근을 찾는가?(xi,f(xi)),i=1,,ngθθgθ

감사합니다.


1
주어진 지점에서 그레디언트를 평가할 수 있습니까?
chaohuang

@chaohuang : 두 가지 경우가 있습니다 : 가정에 따라 기울기를 평가하거나 평가하지 않을 수 있습니다.
Tim

그래디언트를 사용할 수있는 경우 그래디언트 기반 알고리즘을 통해 요청한 작업을 수행 할 수 있습니다. 예를 들어, 최소 또는 최소 로컬 최소값은 가파른 하강 법으로 계산할 수 있으며 근은 뉴턴 법으로 구할 수 있습니다.
chaohuang

그리고 그래디언트를 알 수없는 경우 메타 휴리스틱 방법 이 있으며,이 방법 은 도함수 없음 또는 블랙 박스 방법이라고도하며 일반적으로 확률 론적 최적화 형태입니다.
chaohuang

2
그래디언트를 평가할 수없는 경우에도 함수가 부드러운 지 알고 있습니까? 기능이 볼록한지 아십니까? 볼록하지 않은 경우 적어도 Lipschitz 연속인지 여부를 알고 있습니까? 기능이 완전히 일반적인 경우, 이것은 절망적 인 문제입니다.
Brian Borchers

답변:


13

함수 평가 만 사용하고 미분은 사용하지 않는 방법을 미분없는 최적화 방법 이라고 합니다 . 그들에 대한 많은 문헌이 있으며 최적화에 관한 대부분의 책에서 이러한 방법에 대한 장을 찾을 수 있습니다. 일반적인 접근 방식은 다음과 같습니다.

  • 함수가 매끄럽고 볼록한 것으로 합리적으로 기대할 수있는 경우 유한 차이로 기울기를 근사화하는 것;
  • Simulated Annealing과 같은 Monte Carlo 방법;
  • 유전자 알고리즘.

1
그 목록에 "Surrogate Modelling"을 추가 할 수 있습니까? 이 기능은 특히 기능 평가 비용이 많이 드는 경우 블랙 박스 최적화에 매우 적합합니다.
OscarB

예, 당신은 할 수 있습니다 :-) 확실히 큰 추가.
Wolfgang Bangerth

옵티마의 좋은 추정치가 알려진 경우 Nelder-Mead 방법을 사용할 수도 있습니다.
JM

예, Nelder-Mead를 사용할 수 있지만 대부분의 다른 알고리즘과 비교할 때 끔찍한 알고리즘입니다.
Wolfgang Bangerth

1
@WolfgangBangerth : Nelder-Mead에 대한 귀하의 의견은 차원 d> 2에서만 유효합니다. 2 차원에서, 그것은 많은 문제에있어 우수하고 매우 어려운 방법입니다.
Arnold Neumaier

2

먼저 시작해야한다고 생각합니다. 실제 매개 변수 블랙 박스 최적화 벤치마킹 (BBOB 2016)에 대한 GECCO 워크샵 http://numbbo.github.io/workshops/index.html

이전 경쟁에서 사용되었고 공통적으로 비교 된 많은 다른 알고리즘을 찾을 수 있습니다. 다른 곳에서 시작하면 그 방법과 알고리즘이 그 주장에 대한 실제 증거가 거의없는 다른 방법보다 더 우수하다고 주장하는 수백 편의 논문에 곧 빠져들게됩니다.

최근까지도 솔직히 말해서 합리적 비교를위한 틀을 마련하기 위해 노력한 것은 INRIA, GECCO 및 많은 다른 사람들에게 불명예스러운 일과 모든 권력이었습니다.


-1

여기서 핵심 중 하나는 멀티 코어 CPU 에서 최적화 방법을 확장 할 수 있다는 것 입니다. 여러 기능 평가를 동시에 수행 할 수 있으면 관련된 여러 코어와 동일한 속도를 제공합니다. 약간 더 정확한 응답 모델을 사용하는 것과 비교하면 10 % 더 효율적입니다.

이 코드 를 살펴 보는 것이 좋습니다 . 많은 코어에 액세스하는 사람들에게 유용 할 수 있습니다. 이 논문의 뒤에 수학이 설명되어 있습니다.


1
이 답변은 너무 짧아서 유용하지 않습니다 (링크는 어느 시점에서나 사라질 수 있기 때문에 유용합니다). 또한 귀하는이 소프트웨어의 저자임을 언급 하십시오 .
Christian Clason
당사 사이트를 사용함과 동시에 당사의 쿠키 정책개인정보 보호정책을 읽고 이해하였음을 인정하는 것으로 간주합니다.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.