Может ли DEAP использоваться для мультимодальной оптимизации? - PullRequest
Новая
       58

Может ли DEAP использоваться для мультимодальной оптимизации?

0 голосов
/ 28 октября 2019

Из просмотра документации и примеров ( здесь , здесь , здесь ) для DEAP я обнаружил несколько случаев использованияDEAP для многоцелевой оптимизации, но не для мультимодальной оптимизации.

Можно ли использовать структуру DEAP для эволюционной мультимодальной оптимизации, аналогично тому, что описано в этой статье ? Есть ли примеры того, как это делается?

1 Ответ

1 голос
/ 12 ноября 2019

DEAP не имеет встроенной поддержки мультимодальной оптимизации. Однако его можно использовать для решения таких проблем, просто указав правильную фитнес-функцию. 

import numpy as np
import random
import math
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy.spatial import distance_matrix
from deap import base, tools, creator, algorithms

npop = 1000
sigma = 0.3
alpha = 2

# Here is a function with many local maxima
def objective(x, y):
    return np.exp(-9*abs(x*y)) * np.sin(3*math.pi*x)**2 * np.sin(3*math.pi*y)**2

def fitness(individual):
    return objective(individual[0], individual[1]),

xrange = np.arange(0., 1., 0.01)
X, Y = np.meshgrid(xrange, xrange)
zs = np.array(objective(np.ravel(X), np.ravel(Y)))
Z = zs.reshape(X.shape)

# Setup the DEAP toolbox
toolbox = base.Toolbox()

creator.create("FitnessMax", base.Fitness, weights=(1.0,))
creator.create("Individual", list, fitness=creator.FitnessMax)
toolbox.register("individual", tools.initRepeat, creator.Individual, random.random, n=2)

toolbox.register("population", tools.initRepeat, list, toolbox.individual)

toolbox.register('mutate', tools.mutPolynomialBounded, eta=.6, low=[0,0], up=[1,1], indpb=0.1)
toolbox.register('mate', tools.cxUniform, indpb=0.5)
toolbox.register('select', tools.selBest)

# Register a shared fitness function
def sharing(distance, sigma, alpha):
    res = 0
    if distance<sigma:
        res += 1 - (distance/sigma)**alpha
    return res

def shared_fitness(individual, population, sigma, alpha):
    num = fitness(individual)[0]

    dists = distance_matrix([individual], population)[0]
    tmp = [sharing(d, sigma, alpha) for d in dists]
    den = sum(tmp)

    return num/den,

pop = toolbox.population(n=npop)

toolbox.register('evaluate', shared_fitness, population=pop, sigma=sigma, alpha=alpha)

# Run the optimization algorithm
mu = int(len(pop)*0.5)
lambda_ = int(len(pop)*0.5)
cxpb = 0.4
mutpb = 0.5
ngen = 10

pop, logbook = algorithms.eaMuPlusLambda(pop, toolbox, mu, lambda_, cxpb, mutpb, ngen)

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)
sc = ax.scatter(X, Y, c=Z)
plt.colorbar(sc) 
ax.scatter(*zip(*pop), color='red')

При этом популяция распределяется в нишах, и каждый локальный максимум может быть идентифицирован.

Final result

...