Funzioni di test per l'ottimizzazione - Test functions for optimization
In matematica applicata, le funzioni di test , note come paesaggi artificiali , sono utili per valutare le caratteristiche degli algoritmi di ottimizzazione, quali:
- Tasso di convergenza.
- Precisione.
- Robustezza.
- Prestazioni generali.
Di seguito vengono presentate alcune funzioni di test con lo scopo di dare un'idea delle diverse situazioni che gli algoritmi di ottimizzazione devono affrontare quando affrontano questo tipo di problemi. Nella prima parte vengono presentate alcune funzioni obiettivo per casi di ottimizzazione a singolo obiettivo. Nella seconda parte vengono fornite le funzioni test con i rispettivi fronti di Pareto per problemi di ottimizzazione multi-obiettivo (MOP).
I paesaggi artificiali presentati qui per problemi di ottimizzazione a singolo obiettivo sono presi da Bäck, Haupt et al. e dal software Rody Oldenhuis. Dato il numero di problemi (55 in totale), ne vengono presentati solo alcuni.
Le funzioni di test utilizzate per valutare gli algoritmi per MOP sono state prese da Deb, Binh et al. e Binh. È possibile scaricare il software sviluppato da Deb, che implementa la procedura NSGA-II con GA, oppure il programma pubblicato su Internet, che implementa la procedura NSGA-II con ES.
Qui vengono fornite solo una forma generale dell'equazione, un grafico della funzione obiettivo, i confini delle variabili oggetto e le coordinate dei minimi globali.
Funzioni di test per l'ottimizzazione di un singolo obiettivo
| Nome | Tracciare | Formula | minimo globale Global | Cerca nel dominio |
|---|---|---|---|---|
| Funzione Rastrigin |
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| Funzione Ackley |
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| Funzione sfera |
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, | ||
| Funzione Rosenbrock |
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, | ||
| Funzione Beale |
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| Goldstein–Funzione prezzo |
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| Funzione stand |
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| Funzione Bukin N.6 |
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, | ||
| funzione Matyas |
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| Lévi funzione N.13 |
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| La funzione di Himmelblau |
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| Funzione cammello a tre gobbe |
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| Funzione Easom |
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| Funzione cross-in-tray |
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| Funzione portauova |
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| Funzione tavolo portaoggetti |
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| Funzione McCormick |
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, | ||
| Funzione Schaffer N. 2 |
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| Funzione Schaffer N. 4 |
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| Funzione Styblinski–Tang |
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, .. |
Funzioni di test per l'ottimizzazione vincolata
| Nome | Tracciare | Formula | minimo globale Global | Cerca nel dominio |
|---|---|---|---|---|
| Funzione di Rosenbrock vincolata con una cubica e una retta |
|
,
soggetto a: |
, | |
| Funzione di Rosenbrock vincolata a un disco |
|
,
soggetto a: |
, | |
| Funzione Bird di Mishra - vincolata |
|
,
soggetto a: |
, | |
| Funzione Townsend (modificata) |
|
,
soggetto a: dove: t = Atan2(x,y) |
, | |
| Funzione Gomez e Levy (modificata) |
|
,
soggetto a: |
, | |
| Funzione Simionescu |
|
,
soggetto a: |
Funzioni di test per l'ottimizzazione multi-obiettivo
| Nome | Tracciare | Funzioni | vincoli | Cerca nel dominio |
|---|---|---|---|---|
| Funzione Binh e Korn : |
|
, | ||
| Funzione Chankong e Haimes : |
|
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| Funzione Fonseca-Fleming : |
|
, | ||
| Funzione di prova 4: |
|
|||
| Funzione Kursawe : |
|
, . | ||
| Funzione Schaffer N. 1: |
|
. I valori di da a sono stati utilizzati con successo. Valori più alti di aumentano la difficoltà del problema. | ||
| Funzione Schaffer N. 2: |
|
. | ||
| La doppia funzione obiettivo di Poloni: |
|
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| Funzione di Zitzler–Deb–Thiele N. 1: |
|
, . | ||
| Funzione di Zitzler–Deb–Thiele N. 2: |
|
, . | ||
| Funzione di Zitzler–Deb–Thiele N. 3: |
|
, . | ||
| Funzione di Zitzler-Deb-Thiele N. 4: |
|
, , | ||
| Funzione di Zitzler–Deb–Thiele N. 6: |
|
, . | ||
| Funzione di Osyczka e Kundu: |
|
, , . | ||
| Funzione CTP1 (2 variabili): |
|
. | ||
| Problema Constr-Ex: |
|
, | ||
| Funzione Viennet: |
|
. |
Guarda anche
Riferimenti
- ^ Indietro, Thomas (1995). Algoritmi evolutivi in teoria e pratica: strategie evolutive, programmazione evolutiva, algoritmi genetici . Oxford: Oxford University Press. pag. 328. ISBN 978-0-19-509971-3.
- ^ Haupt, Randy L. Haupt, Sue Ellen (2004). Algoritmi genetici pratici con CD-Rom (2a ed.). New York: J. Wiley. ISBN 978-0-471-45565-3.
- ^ Oldenhuis, Rody. "Molte funzioni di test per ottimizzatori globali" . Matematica . Estratto il 1 novembre 2012 .
- ^ a b c d e Deb, Kalyanmoy (2002) Ottimizzazione multiobiettivo mediante algoritmi evolutivi (Repr. ed.). Chichester [ua]: Wiley. ISBN 0-471-87339-X .
- ^ a b Binh T. e Korn U. (1997) MOBES: una strategia di evoluzione multiobiettivo per problemi di ottimizzazione vincolati . In: Atti della Terza Conferenza Internazionale sugli Algoritmi Genetici. Repubblica Ceca. pp. 176–182
- ^ a b c Binh T. (1999) Un algoritmo evolutivo multiobiettivo. I casi di studio. Rapporto tecnico. Istituto per l'automazione e la comunicazione. Barleben, Germania
- ^ Deb K. (2011) Software per codice NSGA-II multiobiettivo in C. Disponibile all'URL: https://www.iitk.ac.in/kangal/codes.shtml
- ^ Ortiz, Gilberto A. "Ottimizzazione multi-obiettivo utilizzando ES come algoritmo evolutivo" . Matematica . Estratto il 1 novembre 2012 .
- ^ Vanaret C. (2015) Ibridazione di metodi a intervalli e algoritmi evolutivi per risolvere problemi di ottimizzazione difficili. Tesi di dottorato. Ecole Nationale de l'Aviation Civile. Institut National Polytechnique de Toulouse, Francia.
- ^ Simionescu, PA; Beale, D. (29 settembre – 2 ottobre 2002). Nuovi concetti nella visualizzazione grafica delle funzioni obiettivo (PDF) . ASME 2002 International Design Engineering Conferenze tecniche e Computers and Information in Engineering Conference. Montréal, Canada. pp. 891-897 . Estratto il 7 gennaio 2017 .
- ^ "Risolvi un problema non lineare vincolato - MATLAB e Simulink" . www.mathworks.com . Estratto il 29/08/2017 .
- ^ "Problema degli uccelli (vincolato) | Integrazione Phoenix" . Archiviato dall'originale il 29/12/2016 . Estratto il 29/08/2017 .CS1 maint: bot: stato dell'URL originale sconosciuto ( link )
- ^ Mishra, Sudhanshu (2006). "Alcune nuove funzioni di test per l'ottimizzazione globale e le prestazioni del metodo dello sciame di particelle repulsive" . Carta MPRA .
- ^ Townsend, Alex (gennaio 2014). "Ottimizzazione vincolata in Chebfun" . chebfun.org . Estratto il 29/08/2017 .
- ^ Simionescu, PA (2020). "Una raccolta di problemi di test di ottimizzazione non lineare bivariati con rappresentazioni grafiche". Rivista internazionale di modellazione matematica e ottimizzazione numerica . 10 (4): 365-398. doi : 10.1504/IJMMNO.2020.110704 .
- ^ Simionescu, PA (2014). Computer Aided Graphing e strumenti di simulazione per utenti AutoCAD (1a ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. ISBN 978-1-4822-5290-3.
- ^ Chankong, Vira; Haimes, Yacov Y. (1983). Processo decisionale multiobiettivo. Teoria e metodologia . ISBN 0-444-00710-5.
- ^ Fonseca, CM; Fleming, PJ (1995). "Una panoramica di algoritmi evolutivi in ottimizzazione multiobiettivo". Evol Comput . 3 (1): 1–16. CiteSeerX 10.1.1.50.7779 . doi : 10.1162/evco.1995.3.1.1 . S2CID 8530790 .
- ^ F. Kursawe, " Una variante delle strategie di evoluzione per l'ottimizzazione dei vettori ", in PPSN I, Vol 496 Lect Notes in Comput Sc. Springer-Verlag, 1991, pp. 193-197.
- ^ Schaffer, J. David (1984). "Ottimizzazione di obiettivi multipli con algoritmi genetici valutati da vettori". In GJE Grefensette; JJ Lawrence Erlbraum (a cura di). Atti della Prima Conferenza Internazionale sugli Algoritmi Genetici . OCLC 20004572 .
- ^ a b c d e Deb, Kalyan; Thiele, L.; Laumanns, Marco; Zitzler, Eckart (2002). "Problemi di test di ottimizzazione scalabile multi-obiettivo". Atti del Congresso IEEE 2002 sul calcolo evolutivo . 1 . pp. 825-830. doi : 10.1109/CEC.2002.1007032 . ISBN 0-7803-7282-4. S2CID 61001583 .
- ^ Osyczka, A.; Kundu, S. (1 ottobre 1995). "Un nuovo metodo per risolvere problemi di ottimizzazione multicriteri generalizzati utilizzando il semplice algoritmo genetico". Ottimizzazione strutturale . 10 (2): 94–99. doi : 10.1007/BF01743536 . ISSN 1615-1488 . S2CID 123433499 .
- ^ Jimenez, F.; Gomez-Skarmeta, AF; Sanchez, G.; Deb, K. (maggio 2002). "Un algoritmo evolutivo per l'ottimizzazione multi-obiettivo vincolata". Atti del Congresso 2002 sul calcolo evolutivo. CEC'02 (N. cat.02TH8600) . 2 : 1133–1138. doi : 10.1109/CEC.2002.1004402 . ISBN 0-7803-7282-4. S2CID 56563996 .