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GPU上全局优化的并行两阶段方法。 (英语) 兹伯利07316568

摘要:开发通用全局优化算法是一项艰巨的任务,特别是对于高维中具有大量局部极小值的函数。随机元启发式算法是解决此类问题的唯一选择,因为它们的目标是保证全局最优。然而,这些算法的主要缺点是,它们需要大量的函数求值才能跳过/放弃局部最优解,因此显示出较低的收敛阶,因此计算成本较高。此外,随着维数的增加,情况可能会变得更糟。通常,局部极小值的数量会大大增加,以及函数求值的计算成本,从而增加了覆盖整个搜索空间的难度。另一方面,确定性局部优化方法显示出更快的收敛速度,需要更少的函数求值,因此涉及更低的计算成本,尽管它们可能陷入局部极小。获得更快的全局优化算法的一种方法是混合使用局部和全局方法,以便从局部方法的更高收敛速度中获益,同时保持全局近似特性。另一种加速全局优化算法的方法是使用高效的并行硬件架构。如今,一个很好的替代方案是利用图形处理单元(GPU),这是一种大规模并行处理器,已经成为高性能计算的廉价替代品。在这项工作中,提出了一些混合两阶段优化方法在GPU上的并行实现,这些方法将元启发式模拟退火算法与不同的局部优化方法(即共轭梯度算法和Nelder-Mead方法的一个版本)相结合来寻找全局最小值。针对一组众所周知的测试问题,分析了上述混合方法的并行版本的性能。结果表明,GPU是并行实现两阶段全局优化方法的有效替代方案。

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