پديد آورنده :
ستودهفرد، هما
عنوان :
الگوريتم تخمين توزيع با استفاده از شبكه عصبي معكوس پذير و مدل جايگزين
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
هوش مصنوعي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
چهارده، 72ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
الگوريتم تكاملي , الگوريتم تخمين توزيع , شبكه عصبي مولد معكوسپذير , يادگيري فعال , مدل جايگزين
تاريخ ورود اطلاعات :
1402/09/21
رشته تحصيلي :
مهندسي كامپيوتر
دانشكده :
مهندسي برق و كامپيوتر
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1402/09/22
چكيده فارسي :
مسائل بهينهسازي يكي از اصليترين چالشهاي پيش روي علوم مختلف بوده است. با افزايش پيچيدگي مسائل جهان واقعي دست يافتن به پاسخ بهينه در اين مسائل با روشهاي مرسوم بهينهسازي نظير روشهاي دقيق و روشهاي ابتكاري امكانپذير نيست، زيرا اين روشها به طور معمول به پاسخ بهينه محلي بسنده ميكنند. به منظور يافتن راهحلهاي قابل قبول براي اين گونه مسائل روشهاي فراابتكاري مانند الگوريتم تكاملي استفاده ميشود. امروزه الگوريتمهاي تكاملي به دليل تواناييشان در حل بسياري از مسائل پيچيده در زمينههاي مختلف، مورد اقبال واقع شدهاند. الگوريتم تخمين توزيع گونهاي از الگوريتمهاي تكاملي است كه با ساختن يك مدل احتمالاتي صريح از ناحيههاي اميدبخش جستجو و نمونهگيري از آن، فضاي مسئله را كاوش ميكند. استفاده از يك مدل احتمالاتي كارامد كه بتواند بازنمايي مطلوبي از توزيع دادهها داشته باشد و همچنين نمونههاي مطلوب ايجاد كند، نقش به سزايي در روند بهينهسازي دارد. با توجه به مزايا و قابليتهاي اثبات شده شبكههاي عصبي مولد در حوزههاي مختلف يادگيري ماشين بالاخص يادگيري توزيع داده و توليد داده، ميتوان از اين شبكهها به عنوان مدل احتمالاتي در الگوريتم تخمين توزيع استفاده نمود. در اين پژوهش با استفاده از شبكههاي مولد معكوسپذير مقادير تابع هدف نيز به ساختار مدل احتمالاتي افزوده شده و مدل به لحاظ اطلاعاتي قويتر شده است. در الگوريتم تخمين توزيع نيازمند به آموزش شبكه عصبي در هر نسل هستيم كه موجب افزايش كل مدت زمان حل مسئله ميگردد. ما با كمك يادگيري فعال رهيافتي براي انتخاب نمونهها در هر نسل پيشنهاد ميكنيم تا اين امكان فراهم شود از شبكه آموزش داده شده در چند نسل براي توليد نمونه استفاده كنيم. يكي از چالشهاي اصلي در الگوريتمهاي تكاملي نياز به فراخواني تابع هدف به تعداد دفعات بسياري در نسلهاي متوالي الگوريتم است. به جهت استيلا بر اين مشكل مدلهاي جايگزين به جهت پيشبيني مقدار تابع هدف استفاده ميشوند، و اين كار خود هزينههايي را به همراه دارد. ما براي كاهش اين هزينهها از رويكرد يادگيري فعال بهره گرفتهايم و روشي ارائه ميكنيم كه آموزش مدل با تعداد محدودي از دادههاي باارزش انجام پذيرد و از اين طريق هزينههاي آموزشي مدل جايگزين كاهش يابد. نتايج به دست آمده بر روي توابع آزمايشي، نشان دهنده آن است كه افزودن اطلاعات تابع هدف به مدل احتمالاتي الگوريتم تخمين توزيع باعث افزايش كارايي الگوريتم و در نتيجه بهبود مقادير بهينه شده است. همچنين به كارگيري يادگيري فعال موجب تسريع فرايند بهينهسازي نسبت به روشهاي پيشين مرتبط ميگردد.
چكيده انگليسي :
One of the challenges in sciences, is the optimization problem. By increasing the complexity of the real world problem finding the optimum solution by using the exact and heuristic methods is not possible, because these methods are trapped in local optimum. In order to find satisfactory solutions for these problems, metaheuristic methods such as evolutionary algorithms can be used. Nowadays evolutionary algorithms have been attention because of their ability to solve complex problems in different fields. Estimation of distribution algorithm(EDA) is a type of the evolutionary algorithms that explore the space of potential solutions by building and sampling explicit probabilistic models of promising candidate solutions. Using flexible probability model that can be efficiently learned and sampled, has influence in the optimization process. Given the capabilities of generative neural networks in various areas of machine learning, especially learning distribution of data and produce the same data, these networks can be used as probabilistic model in EDA.
In this research, by using inverse generating networks the values of the objective function have been added to the structure of the probabilistic model and the model is enriched in terms of information.
In EDA we need to train the neural network in each generation, which increases the total time to solve the problem. We propose an approach based on active learning to selecting samples for each generation so that it is possible to use the trained network to produce new samples in several generations. One of the defects of evolutionary algorithm is the high number of function evaluations leading to the desired solution. To solve this problem, surrogate models are used to predict the value of the objective function, and this increases the cost. We propose a strategy for selecting the informative data based on active learning to train surrogate model, in order to reduce the training costs. Experimental results on the benchmark functions, demonstrate that the addition of objective function information to the probabilistic model increase the efficiency of distribution estimation algorithm. also using active learning, accelerates the optimization process compared to the previous related methods.
استاد راهنما :
عبدالرضا ميرزايي
استاد مشاور :
مهران صفاياني
استاد داور :
محمدرضا احمدزاده , مازيار پالهنگ