×

DEFT-FUNNEL:用于约束灰盒和黑盒问题的开源全局优化求解器。 (英语) Zbl 1476.90002号

摘要:对于医药、化学、工程和人工智能等领域中的约束全局优化问题,对灰盒和黑盒优化方法的需求快速增长,导致开发了新的高效算法来寻找最佳可能的解决方案。在这项工作中,我们提出了DEFT-FUNNEL,这是一种用于一般约束灰箱和黑箱问题的开源全局优化算法,属于信任域序列二次优化算法。使用多项式插值模型作为黑盒函数的代理,并使用基于聚类的多段策略搜索全局极小值。数值实验表明,在两组基准问题上,DEFT-FUNNEL方法优于最新方法:一组包含每个函数都是黑盒的问题,另一组包含求解器已知某些函数及其导数的问题。Github存储库中提供了用于实验的代码和测试集http://github.com/phrsampaio/deft-funnel.

MSC公司:

90-04 与运筹学和数学编程有关的问题的软件、源代码等
90 C56 无导数方法和使用广义导数的方法
90C26型 非凸规划,全局优化
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] Amaioua N,Audet C,Conn AR,Digabel SL(2018)网格自适应直接搜索算法中二次约束二次子问题的有效解。欧洲运营研究杂志268(1):13-24。doi:10.1016/j.ejor.2017.10.058。检索自http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0377221717309876 ·Zbl 1403.90618号
[2] 阿姆斯特朗,JC;Favorite,JA,使用无导数优化方法求解逆输运问题的多个解,Optim Eng,17,105-125(2016)·Zbl 1364.78037号 ·doi:10.1007/s11081-015-9306-x
[3] Audet,C。;Dennis,J.,用于约束优化的网格自适应直接搜索算法,SIAM J Optim,17,1,188-217(2006)·Zbl 1112.90078号 ·数字对象标识代码:10.1137/040603371
[4] Audet,C。;迪加贝尔,SL;Peyrega,M.,黑箱优化中的线性等式,计算优化应用,61,1,1-23(2015)·Zbl 1311.90185号 ·文件编号:10.1007/s10589-014-9708-2
[5] Audet C,Hare W(2017)无衍生产品和黑箱优化。查姆施普林格。数字对象标识代码:10.1007/978-3-319-68913-5·Zbl 1391.90001号
[6] Bajaj I,Iyer SS,Hasan MMF(2018)基于信任区域的两阶段算法,用于初始点不可行的约束黑盒和灰盒优化。计算化学工程116:306-321。doi:10.1016/j.compchemeng.2017.12.011,检索自网址:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S098135417304404
[7] 贝特勒,CS;Phillips,DT,应用几何编程(1976),纽约:威利,纽约·Zbl 0344.90034号
[8] 伯金,EG;马丁内斯,JM;Raydan,M.,凸集上的非单调谱投影梯度法,SIAM J Optim,10,4,1196-1211(2000)·Zbl 1047.90077号 ·doi:10.1137/S1052623497330963
[9] 布库瓦拉,F。;哈桑,MMF;Floudas,CA,一般约束灰箱模型的全局优化:新方法及其在变压吸附约束pde中的应用,J Global Optim,67,1,3-42(2017)·兹比尔1359.90101 ·doi:10.1007/s10898-015-0376-2
[10] 布埃诺,L。;弗里德兰德,A。;马丁内斯,J。;Sobral,F.,光滑约束下无导数优化的非精确恢复方法,SIAM J Optim,23,2,1189-1213(2013)·Zbl 1280.65050号 ·数字对象标识代码:10.1137/10856253
[11] Coello CAC,Montes EM(2002)通过使用基于优势的锦标赛选择在遗传算法中进行约束处理。高级工程信息16(3):193-203。doi:10.1016/S1474-0346(02)00011-3。检索自http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S147034602000113
[12] Conn AR、Scheinberg K、Vicente LN(2009)《无导数优化导论》。MPS-SIAM优化系列丛书,费城·Zbl 1163.49001号
[13] Deb K(2000)遗传算法的一种有效约束处理方法。计算方法应用机械工程186(2):311-338。doi:10.1016/S0045-7825(99)00389-8。检索自http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045782559003988 ·Zbl 1028.90533号
[14] Digabel SL,Wild SM(2015)基于仿真优化中的约束分类。arXiv:1505.07881
[15] Echebest,N。;马里兰州舒弗特;Vignau,RP,《非线性规划的不精确恢复无导数滤波方法》,计算应用数学,36,1,693-718(2017)·Zbl 1359.65092号 ·doi:10.1007/s40314-015-0253-0
[16] Floudas,C.,《确定性全局优化:理论、方法和应用》(2000),马萨诸塞州波士顿:斯普林格·Zbl 1037.90002号 ·doi:10.1007/978-1-4757-4949-6
[17] Floudas C,Pardalos P,Adjiman C,Esposito WR,Gümüs ZH,Harding,ST,Schweiger CA(1999)局部和全局优化测试问题手册。斯普林格美国doi:10.1007/978-1-4757-3040-1·Zbl 0943.90001号
[18] 加利福尼亚州佛罗伦萨;Pardalos,PM,约束全局优化算法的测试问题集(1990),柏林:施普林格,柏林·Zbl 0718.90054号 ·doi:10.1007/3-540-53032-0
[19] Gómez,S。;利维,AV;Hennart,JP,解决具有多个非连接可行区域的约束全局优化问题的隧道法,数值分析,34-47(1982),海德堡:Springer,Heidelberg·Zbl 0473.65038号 ·doi:10.1007/BFb0092958
[20] 古尔德,NIM;Toint,PL,《无惩罚函数或滤波器的非线性规划》,《数学程序》,122,1,155-196(2010)·Zbl 1216.90069号 ·doi:10.1007/s10107-008-0244-7
[21] 格拉顿,S。;卫生间,PL;Tröltzsch,A.,无导数有界约束非线性优化的主动集信任域方法,Optim Methods Softw,26,4-5,875-896(2011)·Zbl 1229.90138号
[22] Griewank,A.,《自动微分的数学观点》,《数值学报》,第12期,第321-398页(2003年)·Zbl 1047.65012号 ·doi:10.1017/S0962492902000132
[23] Griewank A,Walther A(2008)《衍生品评估》(第二版),工业与应用数学学会。检索自doi:10.1137/1.9780898717761。doi:10.1137/1.9780898717761·Zbl 1159.65026号
[24] Hesse,R.,估计非凸规划问题全局解的启发式搜索过程,Oper Res,21,6,1267-1280(1973)·Zbl 0281.90067号 ·doi:10.1287/opre.21.61267
[25] 霍克·W。;Schittkowski,K.,非线性编程代码的测试示例,J Optim Theory Appl,30,1127-129(1980)·Zbl 0393.90072号 ·doi:10.1007/BF00934594
[26] Jones博士;Schonlau,M。;Welch,WJ,昂贵黑盒函数的高效全局优化,J global Optim,13,4,455-492(1998)·Zbl 0917.90270号 ·doi:10.1023/A:1008306431147
[27] Kan,AHGR;Timmer,GT,《随机全局优化方法第i部分:聚类方法》,《数学程序》,39,1,27-56(1987)·Zbl 0634.90066号 ·doi:10.1007/BF02592070
[28] Kan,AHGR;Timmer,GT,《随机全局优化方法第二部分:多级方法》,《数学程序》,39,1,57-78(1987)·Zbl 0634.90067号 ·doi:10.1007/BF02592071
[29] Larson,J。;Menickelly,M。;Wild,SM,无导数优化方法,Acta Numer,28,287-404(2019)·兹比尔1461.65169 ·doi:10.1017/S0962492919000060
[30] Le Digabel,S.,算法909:NOMAD:使用MADS算法进行非线性优化,ACM Trans Math Softw,37,4,1-15(2011)·Zbl 1365.65172号 ·数字对象标识代码:10.1145/1916461.1916468
[31] 刘易斯,R。;Torczon,V.,用于一般约束和简单边界优化的全局收敛增广拉格朗日模式搜索算法,SIAM J Optim,12,4,1075-1089(2002)·Zbl 1011.65030号 ·doi:10.1137/S1052623498339727
[32] Locatelli,M.,放松多级单链算法的假设,J Global Optim,13,1,25-42(1998)·Zbl 0908.90238号 ·doi:10.1023/A:1008246031222
[33] Maratos N(1978)有限维和控制优化问题的精确罚函数算法。,伦敦帝国理工学院控制理论系。检索自https://books.google.fr/books?id=Ar2AtgAACAAJ
[34] MATLAB(2015b)马萨诸塞州Natick,The MathWorks Inc
[35] McKay MD、Beckman RJ、Conover WJ(1979)在计算机代码输出分析中选择输入变量值的三种方法的比较。技术计量学21(2):239-245。检索自http://www.jstor.org/stable/1268522 ·Zbl 0415.62011号
[36] Michalewicz,Z。;Schoenauer,M.,约束参数优化问题的进化算法,进化计算,4,1,1-32(1996)·doi:10.1162/evco.1996.4.1.1
[37] Nocedal,J。;Wright,SJ,数值优化(2006),纽约:Springer,纽约·兹比尔1104.65059
[38] Powell MJD(1994)通过线性插值对目标函数和约束函数建模的直接搜索优化方法。收录于:Gomez S、Hennart JP(编辑),《优化和数值分析进展》(第51-67页)。多德雷赫特·施普林格。doi:10.1007/978-94-015-8330-5_4·Zbl 0826.90108号
[39] Regis RG(2011)用于大规模优化的随机径向基函数算法,涉及昂贵的黑盒目标和约束函数。计算运营研究38(5):837-853。doi:10.1016/j.cor.2010.09.013。检索自http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S030505481000208X ·Zbl 1434.90109号
[40] Regis,RG,初始点不可行的高维昂贵黑盒问题的径向基函数插值约束优化,Eng-Optim,46,2,218-243(2014)·doi:10.1080/0305215X.2013.765000
[41] 瑞吉斯,RG;Shoemaker,CA,使用径向基函数对昂贵黑箱函数进行约束全局优化,J global Optim,31,1,153-171(2005)·Zbl 1274.90511号 ·doi:10.1007/s10898-004-0570-0
[42] 瑞吉斯,RG;Shoemaker,CA,昂贵函数全局优化的随机径向基函数法,INFORMS J Compute,19,4,497-509(2007)·Zbl 1241.90192号 ·doi:10.1287/ijoc.1060.0182
[43] 里奥斯,LM;Sahinidis,NV,无导数优化:算法综述和软件实现的比较,J Global Optim,56,3,1247-1293(2013)·Zbl 1272.90116号 ·doi:10.1007/s10898-012-9951-y
[44] 公共关系部桑帕约;Toint,PL,用于等式约束非线性优化的无导数信任隧道方法,Comput Optim Appl,61,1,25-49(2015)·Zbl 1311.90187号 ·doi:10.1007/s10589-014-9715-3
[45] 公共关系部桑帕约;Toint,PL,具有一般非线性约束的非线性优化问题的无导数信任漏斗方法的数值经验,Optim Methods Softw,31,3511-534(2016)·Zbl 1369.90138号 ·doi:10.1080/10556788.2015.1135919
[46] Scheinberg,K。;Toint,PL,无导数无约束优化基于模型算法中的自校正几何,SIAM J Optim,20,6,3512-3532(2010)·Zbl 1209.65017号 ·数字对象标识代码:10.1137/090748536
[47] Sendín,JOH;JR班加;Csendes,T.,约束全局优化问题的多部分聚类算法的扩展,Ind-Eng-Chem Res,48,6,3014-3023(2009)·doi:10.1021/ie800319m
[48] 张,H。;康涅狄格州A。;Scheinberg,K.,《最小二乘最小化的无导数算法》,SIAM J Optim,20,6,3555-3576(2010)·Zbl 1213.65091号 ·数字对象标识码:10.1137/09075531X
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。它的项目与zbMATH标识符启发式匹配,并且可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。