代理优化

使用自动构造的代理模型搜索全局最优

代理优化是一种应用于黑箱模型的优化方法,其评估计算成本很高。通过迭代构建与黑盒模型相比可以快速评估的代理模型,优化器可以在更短的时间内执行更广泛的搜索和更多的评估,增加找到全局最优的机会。这种方法广泛应用于诸如优化设计.的全局优化工具箱™在MATLAB®提供可协助这些应用程序的代理优化求解器。

黑箱模型将输入与输出关联起来,而不暴露模型的内部工作方式。工程师使用代理模型来确定黑箱模型的最佳参数,这些模型需要运行仿真,训练机器学习模型,或者求解参数既连续又离散的FEA/CFD模型。

另一种方法是构建代理模型,例如降阶模型(ROM),然后对代理模型进行优化。

MATLAB提供功能代理优化而且,以及应用程序示例,例如电路天线,current-carry电缆设计。

代理优化是如何工作的

代理优化算法从一组随机生成或作为数据提供的点开始。优化器在这些点上评估黑盒模型,并通过拟合或插值构建一个初始代理模型。

该算法每次迭代生成多个候选点。优化器通过a求值优值函数这通常包括替代模型的目标值和标准,例如可行性的度量、预期的改进,以及解决方案空间的覆盖率。优化器可以使用本地搜索或非线性优化改进候选集。使用黑盒模型对最佳候选对象进行评估,并使用它的值更新代理模型。

优化过程中代理模型构建的MATLAB图

优化过程中代理模型构建的MATLAB图。(左)代理模型插值在黑箱模型上评估的初始点。(中)用代理模型评估候选点,确定最佳点。(右)在黑箱模型上评估的最佳点,用于更新代理模型。

有关代理优化的更多信息,请参见全局优化工具箱而且统计和机器学习工具箱™。

参见:全局优化工具箱优化工具箱统计和机器学习工具箱非线性规划遗传算法autoML

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