Given the ubiquity of non-separable optimization problems in real worlds, in this paper we analyze and extend the large-scale version of the well-known cooperative coevolution (CC), a divide-and-conquer optimization framework, on non-separable functions. First, we reveal empirical reasons of why decomposition-based methods are preferred or not in practice on some non-separable large-scale problems, which have not been clearly pointed out in many previous CC papers. Then, we formalize CC to a continuous game model via simplification, but without losing its essential property. Different from previous evolutionary game theory for CC, our new model provides a much simpler but useful viewpoint to analyze its convergence, since only the pure Nash equilibrium concept is needed and more general fitness landscapes can be explicitly considered. Based on convergence analyses, we propose a hierarchical decomposition strategy for better generalization, as for any decomposition there is a risk of getting trapped into a suboptimal Nash equilibrium. Finally, we use powerful distributed computing to accelerate it under the multi-level learning framework, which combines the fine-tuning ability from decomposition with the invariance property of CMA-ES. Experiments on a set of high-dimensional functions validate both its search performance and scalability (w.r.t. CPU cores) on a clustering computing platform with 400 CPU cores.


翻译:在真实世界中,非可分优化问题无处不在。针对非可分函数的大规模合作共进(CC)被广泛应用于优化框架之中。在本文中,我们首先阐述了为什么分解方法在某些非可分大规模问题上非常实用的经验原因,这在许多以前的CC论文中并没有清晰地指出。然后,我们通过简化、但不失其本质属性的方式,将CC正式化为一个连续博弈模型。不同于以前关于CC的进化博弈理论,我们的新模型提供了一个更简单但有用的视角来分析其收敛性,因为只需要纯纳什均衡的概念,且可以明确考虑更普遍的适应度景观。基于收敛分析,我们提出了一种分层分解策略,以实现更好的泛化效果,因为对于任何分解,都存在陷入次优纳什均衡的风险。最后,我们使用强大的分布式计算来加速它,在多层学习框架下,结合了分解的微调能力和CMA-ES的不变性属性。在具有400个CPU内核的集群计算平台上进行的实验验证了其搜索性能和可扩展性。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
125+阅读 · 2020年11月20日
专知会员服务
15+阅读 · 2020年7月27日
【Google】平滑对抗训练,Smooth Adversarial Training
专知会员服务
48+阅读 · 2020年7月4日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
Deep Compression/Acceleration:模型压缩加速论文汇总
极市平台
14+阅读 · 2019年5月15日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】GAN架构入门综述(资源汇总)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月3日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Optimization for deep learning: theory and algorithms
Arxiv
104+阅读 · 2019年12月19日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
Deep Compression/Acceleration:模型压缩加速论文汇总
极市平台
14+阅读 · 2019年5月15日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】GAN架构入门综述(资源汇总)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月3日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员