Urychlení evolučních algoritmů pomocí náhodných lesů

školitel: Martin Holeňa
e-mail: zobrazit e-mail
typ práce:
zaměření: MI_MM, MI_AMSM, II_SIMI, II_TS, II_PRAK
klíčová slova: optimalizace, evoluční algoritmy, regresní modely, rozhodovací stromy, náhodné lesy
odkaz: http://www.cs.cas.cz/~martin/diplomka49.htm
popis: Evoluční algoritmy jsou v posledních 20 letech jednou z nejúspěšnějších metod pro řešení netradičních optimalizačních problémů, jako např. hledání nejvhodnějších dokumentů obsahujících požadované informace, objevování nejzajímvějších znalostí v dostupných datech, či další typy optimalizačních úloh, při nichž lze hodnoty cílové funkce získat pouze empiricky. Protože evoluční algoritmy používají pouze funkční hodnoty cílové funkce, blíží s k jejímu optimu mnohem pomaleji než optimalizační metody pro hladké funkce, které využívají rovněž informace o gradientu cílové funkce, případně i o jejích druhých derivacích. Tato vlastnost evolučních algoritmů je zvláště nevýhodná v kontextu nákladného a časově náročného empirického způsobu získávání hodnot cílové funkce. Evoluční algoritmy však lze podstatně urychlit, jestliže při vyhodnocování funkčních hodnot cílové funkce používají empirickou cílovou funkci jen občas, zatímco většinou vyhodnocují pouze dostatečně přesný regresní model této funkce. Jednoduchý, ale často používaný typ regresních modelů je specfický typ rozhodovacích stromů, tzv. regresní stromy. Od počátku minulého desetiletí se věnuje pozornost také vytváření kombinací rozhodovacích stromů, tzv. náhodných lesů. Výzkum využitelnosti náhodných lesů k urychlení evoluční optimalizace empirických funkcí je však teprve na samém počátku. Příspět by k němu měla i navrhovaná práce. Student se nejdříve důkladně seznámí s regresními stromy a náhodnými lesy a také s principy optimalizace pomocí evolučních algoritmů. Bude přitom věnovat pozornost i urychlení evoluční optimalizace empirických funkcí pomocí regresního modelu cílové funkce. S využitím prostudované literatury navrhne algoritmy využití náhodných lesů k tomuto účelu. Algoritmy dovede až do podoby prototypové implementace ve vývojovém prostředí Matlab. Urychlení evoluční optimalizace otestuje na několika testovacích funkcích pro evoluční algoritmy, jakož i na alespoň jedné databázi hodnot empirické cílové funkce z reálné aplikace, kterou dostane od vedoucího práce.
literatura: viz http://www.cs.cas.cz/~martin/diplomka49.htm
poznámka: Šikovný student, který výborně zvládne tuto diplomovou práci, bude mít v případě zájmu možnost navázat na ni příbuzným tématem v doktorandském studiu
naposledy změněno: 11.12.2012 12:05:40

za obsah této stránky zodpovídá: Radek Fučík | naposledy změněno: 12.9.2011
Trojanova 13, 120 00 Praha 2, tel. 224 358 540, pevná linka 224 923 098, fax 234 358 643
České vysoké učení technické v Praze | Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská | Katedra matematiky