Monitavoitteiseen optimointiin soveltuvan evoluutioalgoritmin tarkastelu

Samankaltaiset tiedostot
TIES592 Monitavoiteoptimointi ja teollisten prosessien hallinta. Yliassistentti Jussi Hakanen syksy 2010

Lineaaristen monitavoiteoptimointitehtävien ratkaiseminen Bensonin algoritmilla

Lineaaristen monitavoiteoptimointitehtävien ratkaiseminen Bensonin algoritmilla

Search space traversal using metaheuristics

Implementation of Selected Metaheuristics to the Travelling Salesman Problem (valmiin työn esittely)

Tuotantoprosessin optimaalinen aikataulutus (valmiin työn esittely)

monitavoitteisissa päätöspuissa (Valmiin työn esittely) Mio Parmi Ohjaaja: Prof. Kai Virtanen Valvoja: Prof.

Lisäinformaation arvo monikriteerisessä projektiportfoliovalinnassa (valmiin työn esittely)

Aircraft Maintenance Scheduling with Multi- Objective Simulation- Optimization

Osakesalkun optimointi

Lineaaristen monitavoiteoptimointitehtävien

Osakesalkun optimointi. Anni Halkola Turun yliopisto 2016

Joonas Haapala Ohjaaja: DI Heikki Puustinen Valvoja: Prof. Kai Virtanen

Katkonnanohjaus evoluutiolaskennan keinoin

Monitavoiteoptimointi

Optimaaliset riskinalentamisportfoliot vikapuuanalyysissä (valmiin työn esittely)

Kombinatorinen optimointi

Vesivoimaketjun optimointi mehiläisalgoritmilla (Valmiin työn esittely)

Luento 6: Monitavoitteinen optimointi

Lentotiedustelutietoon perustuva tykistön tulenkäytön optimointi (valmiin työn esittely)

TIES592 Monitavoiteoptimointi ja teollisten prosessien hallinta. Yliassistentti Jussi Hakanen syksy 2010

Kimppu-suodatus-menetelmä

Korvausvastuun ennustejakauma bootstrap-menetelmän avulla

Preference Programming viitekehys: epätäydellisen preferenssi-informaation elisitointi ja mallintaminen, dominanssi

Gradient Sampling-Algoritmi

TIES592 Monitavoiteoptimointi ja teollisten prosessien hallinta. Yliassistentti Jussi Hakanen syksy 2010

Geneettiset algoritmit

Trichoderma reesein geenisäätelyverkoston ennustaminen Oskari Vinko

4. Luennon sisältö. Lineaarisen optimointitehtävän ratkaiseminen Simplex-menetelmä

Algoritmit 2. Luento 12 To Timo Männikkö

Malliratkaisut Demot

ÄÄNENVAIMENTIMIEN MALLINNUSPOHJAINEN MONITAVOITTEINEN MUODONOPTIMOINTI 1 JOHDANTO. Tuomas Airaksinen 1, Erkki Heikkola 2

Darwin: Tutkimusprojektin esittely

GA & robot path planning. Janne Haapsaari AUTO Geneettiset algoritmit

Tehokkaiden strategioiden identifiointi vakuutusyhtiön taseesta

Mat Optimointiopin seminaari kevät Monitavoiteoptimointi. Tavoitteet

AS Automaation signaalinkäsittelymenetelmät. Tehtävä 1. Käynnistä fuzzy-toolboxi matlabin komentoikkunasta käskyllä fuzzy.

Seurantalaskimen simulointi- ja suorituskykymallien vertailu (valmiin työn esittely) Joona Karjalainen

Algoritmit 2. Luento 12 Ke Timo Männikkö

MS-A0502 Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi

7.4 Sormenjälkitekniikka

Stokastinen optimointi taktisessa toimitusketjujen riskienhallinnassa (valmiin työn esittely)

Avainsanojen poimiminen Eeva Ahonen

Menetelmä Markowitzin mallin parametrien estimointiin (valmiin työn esittely)

Malliratkaisut Demot

Paikkatietoa metsäbiomassan määrästä tarvitaan

Peliteorian soveltaminen hajautettujen järjestelmien protokollasuunnittelussa (valmiin työn esittely)

S09 04 Kohteiden tunnistaminen 3D datasta

Algoritmit 1. Luento 10 Ke Timo Männikkö

Lineaarinen optimointitehtävä

Malliratkaisut Demo 4

Tutkimustiedonhallinnan peruskurssi

Referenssipiste- ja referenssisuuntamenetelmät

Gaussiset prosessit derivaattahavainnoilla regressio-ongelmassa (valmiin työn esittely)

Liikehavaintojen estimointi langattomissa lähiverkoissa. Diplomityöseminaari Jukka Ahola

MS-A0503 Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi

Luento 12: Duaalitehtävä. Tarkennuksia Lagrangen kertoimen tulkintaan. Hajautettu optimointi.

Talousmatematiikan perusteet: Luento 12. Lineaarinen optimointitehtävä Graafinen ratkaisu Ratkaisu Excel Solverilla

Monte Carlo -menetelmä optioiden hinnoittelussa (valmiin työn esittely)

MTTTP5, luento Kahden jakauman sijainnin vertailu (jatkoa) Tutkimustilanteita y = neliöhinta x = sijainti (2 aluetta)

Laskennallinen älykkyys. Computational Intelligence

Verkko-optimointiin perustuva torjuntatasan laskenta mellakkapoliisin resurssien kohdentamisessa (valmiin työn esittely) Paavo Kivistö

Eläkelaitoksen Optimointimallin Rakentaminen

Luento 6: Monitavoiteoptimointi

T Luonnollisten kielten tilastollinen käsittely

Kokonaislukuoptimointi hissiryhmän ohjauksessa

Parametrin estimointi ja bootstrap-otanta

Lineaaristen monitavoiteoptimointitehtävien ratkaiseminen Bensonin algoritmilla

Tiedonsiirron kokonaisoptimointi erilaisten tietoverkkojen yhteiskäytössä

Kirjallisuuskatsaus sisäpistemenetelmiin ja niiden soveltamiseen eri optimointiluokille (valmiin työn esittely)

MS-A0501 Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi

TIES592 Monitavoiteoptimointi ja teollisten prosessien hallinta. Yliassistentti Jussi Hakanen syksy 2010

Mallin arviointi ja valinta. Ennustevirhe otoksen sisällä, parametrimäärän valinta, AIC, BIC ja MDL

Harjoitustyö 3. Heiluri-vaunusysteemin parametrien estimointi

Arkkitehtuurien tutkimus Outi Räihä. OHJ-3200 Ohjelmistoarkkitehtuurit. Darwin-projekti. Johdanto

Videotoisto Nexus 7 tableteilla: Android 4.4 KitKat selvästi edellistä versiota heikompi

Likimääräisratkaisut ja regularisaatio

Parempaa äänenvaimennusta simuloinnilla ja optimoinnilla

VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA TIETOTEKNIIKKA. Matti Heiskanen DIFFERENTIAALIEVOLUUTIOALGORITMIN KONTROLLI- PARAMETRIEN VALINTA

Optimoinnin sovellukset

1 Kertaus. Lineaarinen optimointitehtävä on muotoa:

Robust portfolio modeling (RPM) epätäydellisellä hintainformaatiolla ja projektiriippuvuuksilla

Vedonlyöntistrategioiden simulointi ja evaluointi

Vangin dilemma häiriöisessä ympäristössä Markov-prosessina (valmiin työn esittely) Lasse Lindqvist

Aalto-yliopisto, Matematiikan ja systeemianalyysin laitos /Malmivuori MS-A0501 Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi,

8. Muita stokastisia malleja 8.1 Epölineaariset mallit ARCH ja GARCH

Tilastotieteellisiä malleja välimatka- ja suhdeasteikollisten preferenssien mittaamiseen. Pekka Leskinen ja Tuomo Kainulainen Metla

How to Support Decision Analysis with Software Case Förbifart Stockholm

Regressioanalyysi. Vilkkumaa / Kuusinen 1

MS-A0204 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (ELEC2) Luento 7: Pienimmän neliösumman menetelmä ja Newtonin menetelmä.

Luento 1: Optimointimallin muodostaminen; optimointitehtävien luokittelu

Malliratkaisut Demot

Estimointi. Vilkkumaa / Kuusinen 1

Minimilatenssiongelman ratkaisualgoritmeja (valmiin työn esittely)

Aihioiden priorisointi ja portfolioanalyysi ennakoinnissa (valmiin työn esittely)

Portfoliolähestymistapa CO2 - kiilapelin analysoinnissa (valmiin työn esittely) Tuomas Lahtinen

Algoritmit 2. Luento 13 Ti Timo Männikkö

MS-A0501 Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi

Talousmatematiikan perusteet: Luento 14. Rajoitettu optimointi Lagrangen menetelmä: yksi yhtälörajoitus Lagrangen menetelmä: monta yhtälörajoitusta

TIES592 Monitavoiteoptimointi ja teollisten prosessien hallinta. Yliassistentti Jussi Hakanen syksy 2010

Transkriptio:

Monitavoitteiseen optimointiin soveltuvan evoluutioalgoritmin tarkastelu (Valmiin työn esittely) 11.4.2011 Ohjaaja: Ville Mattila Valvoja: Raimo Hämäläinen

Työn tavoite Tutkia evoluutioalgoritmia (Lee et. al, 2008 ), joka on tarkoitettu epävarmojen, monitavoitteisten optimointitehtävien ratkaisuun Testata algoritmin suorituskykyä eräillä yleisesti käytetyillä testiongelmilla Antaa tietoa algoritmin toiminnasta suhteessa muihin algoritmeihin, joiden tuloksia esitetty kirjallisuudessa

Monitavoitteinen optimointi ja epävarmuus Monitavoitteinen optimointitehtävä Ei yksikäsitteistä ratkaisua Pareto-optimaalisuus Dominanssi Epävarmuus kohdefunktioissa ĝ i (x) = g i (x) + ε, missä kohina ε~n(0,σ 2 ) Kohdefunktion evaluointi tuottaa aina eri realisaation Dominanssi ei yksikäsitteinen Todennäköisyys, että ratkaisuvaihtoehto dominoi toista ratkaisuvaihtoehtoa

Evoluutioalgoritmit monitavoitteisten optimointitehtävien ratkaisemisessa Evoluutioalgoritmit todettu hyviksi menetelmiksi deterministisissä tapauksissa Pystyvät löytämään Pareto-joukon ei-konveksin osan ratkaisut Laskennallisesti kuitenkin raskaita Soveltamista epävarmoihin tehtävin tutkittu vähän Yksi keino toistaa kohdefunktioiden evaluointeja ja hyödyntää kohdefunktioiden arvojen piste-estimaatteja

Epävarmuuden vaikutus Epävarmuus heikentää evoluutioalgoritmin toimintaa Todellisen Pareto-pinnan löytäminen riittävällä tarkkuudella Evaluaatioiden toistaminen kasvattaa laskenta-aikaa Kohdefunktioiden arvojen tarkka estimointi saattaa vaatia useita evaluaatioita Kuinka tunnistaa hyvät ratkaisut ilman, että laskenta-aika kasvaa liian suureksi?

Ratkaisu Lee et al. (2008), integrated MOEA MOEA (multiobjective evolutionary algorithm) Monitavoitteisiin tehtäviin soveltuva evoluutioalgoritmi MOCBA (multiobjective computing budget allocation) Menetelmä, joka allokoi ratkaisujen evaluointiin käytettävää laskenta-aikaa Lupaaville ratkaisuille suoritetaan enemmän evaluaatioita Toistaa evaluaatioita, kunnes ei-dominoidut ratkaisut on tunnistettu riittävällä varmuudella

Integroitu MOEA Alku populaatio Ei Kelpoisuusarvon määrittäminen Luo uusi populaatio Lopetusehto täyttyy? Kyllä Lopetus ja palauta pareto-joukko Simulointi MOCBA Valitse eliittijoukko 1. Satunnainen alkupopulaatio 2. Kelpoisuusarvo = todennäköisyys kuinka eidominoitu ratkaisu on, hyvyyden mitta 3. MOCBA ja simulointi lupaavien ratkaisujen tarkempaan laskemiseen 4. Eliittijoukko = pareto-optimaaliset ratkaisut, päivitetään joka kierroksella 5. Uusi populaatio evolutiivisesti + mutaatiot Tournament selection Crossover 6. Terminointi kun ei lisätä uusia vaihtoehtoja eliittijoukkoon tai tarpeeksi sukupolvia iteroitu

Algoritmin testaus Tarkasteltiin 5 yleisesti tunnettua testiongelmaa Kohinan tasoina σ 2 käytettiin 1%, 5%, 10% ja 20% kohdefunktioiden maksimeista 3 suorituskykymittaria GD, löydetyn paretopinnan etäisyys todellisesta MS, löydetyn paretopinnan kattavuus S, löydetyn paretopinnan ratkaisuiden jakautuminen Vertailu löydettyjen ja todellisten Pareto-pintojen välillä

Tulokset ZDT 1

Tulokset ZDT 4 ZDT 6 FON KUR

Havainnot Algoritmi pystyi ratkaisemaan osan testiongelmista, osa liian vaikeita Kohdefunktioiden kompleksisuus Kohinan lisääntyminen heikensi ratkaisua Ratkaisuiden määrä ja laatu

Evaluaatioiden allokointi MOCBA allokoi evaluaatioita ratkaisuvaihtoehdoille Kohinan kasvu intuitiivisesti vaatisi lisää evaluaatioita Evaluaatioiden määrä Lisääntynyt kohina ei aina lisännyt evaluaatioiden määrää Ratkaisut kuitenkin huonompia Kohinan taso Evaluaatioiden allokoinnissa/ ratkaisuiden välisen dominanssin tunnistamisessa parannettavaa

Johtopäätökset Toistettujen evaluaatioiden lähestymistapa on toimiva menetelmä kohinan hallitsemiseksi Voidaan tehostaa MOCBA -menetelmällä Algoritmi ei joissain tapauksissa pystynyt ratkaisemaan testiongelmia Kohinan lisääntyessä MOCBA ei kaikissa tapauksissa allokoinut tarpeeksi evaluaatioita lupaaville ratkaisuille Menetelmän toiminnassa vielä parannettavaa