Evolutionäre Algorithmen at Universität Jena

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Adaptation der Schrittweite


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Drei Maße für lokale Performanz

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Testprobleme

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Erfolgsrate

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Qualitätsgewinn

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1/5 Sucess rule
(Ein fünftel Erfolgsregel)

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Wozu Rekombination?

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CSA - Idea

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Warum ist die Ein-Funftel-Erfolgsregel problematisch?

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Welche Rekombinationstechniken gibt es fur Zahlenvektoren?

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Welche Vorteile/ Nachteile hat die geschachtelte ES?

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Self-
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Evolutionäre Algorithmen

Adaptation der Schrittweite


– 1/5-Erfolgsregel (global)
– CSA, CMA-ES (global)
– mutative Schrittweitenadaptation (log-normal oder konstanter Faktor) (lokal)
– Meta-Evolution
– Weitere Techniken (später)

Evolutionäre Algorithmen

Drei Maße für lokale Performanz

– Erfolgswahrscheinlichkeit
– Forschrittsrate (Fortschritt pro Generation)
– Qualitätsgewinn (Gewinn pro Generation)

Evolutionäre Algorithmen

Testprobleme

– Kugelmodell (sphere model)
– Parabelgrad (ridge function)
– Verrauschtes Kugelmodell (noisy sphere)

Evolutionäre Algorithmen

Erfolgsrate

Wahrscheinlichkeit, dass ein Nachkomme besser als
die Eltern ist.

Evolutionäre Algorithmen

Qualitätsgewinn

Ähnlich wie Fortschrittsrate, nur bestimmen wir die
erwartet Verbesserung der Fitness.

Evolutionäre Algorithmen

1/5 Sucess rule
(Ein fünftel Erfolgsregel)

In order to obtain nearly optimal (local)
performance of the (1+1)-ES in real-valued search
space, tune the mutation strength in such a way
that the measured success rate is about 1/5.

Evolutionäre Algorithmen

Wozu Rekombination?

Zusammenführung erfolgreicher Schemata (Building-Block-Hypothese)

Evolutionäre Algorithmen

CSA - Idea

• Similar to 1/5 success rule
• Increase sigma, if under selection the steps are
larger than under neutral evolution; and vice versa
• The CSA is a specific implementation of this idea.
• The CMA is a more advanced implementation of
this idea.

Evolutionäre Algorithmen

Warum ist die Ein-Funftel-Erfolgsregel problematisch?

Funktioniert nur bei (1+1)-ES

Evolutionäre Algorithmen

Welche Rekombinationstechniken gibt es fur Zahlenvektoren?

Crossover, intermediäre Rekombination (x+y)/2

Evolutionäre Algorithmen

Welche Vorteile/ Nachteile hat die geschachtelte ES?

• Metaheuristik für globale Suche, die lokale Suche
integriert (innere Schleife sucht lokal, äußere
global)
• Äußere Schleife modifiziert Struktur der
Individuen, innere optimiert Parameter
• Optimierung der inneren ES, Meta-Evolution

Evolutionäre Algorithmen

Self-
Selbstadaptive
Schrittweitenanpassung

• log-normal rule
– one sigma
– N sigmas
• two-point rules

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