The Hybrid Genetic Optimisation framework (HyGO) is introduced to meet the pressing need for efficient and unified optimisation frameworks that support both parametric and functional learning in complex engineering problems. Evolutionary algorithms are widely employed as derivative-free global optimisation methods but often suffer from slow convergence rates, especially during late-stage learning. HyGO integrates the global exploration capabilities of evolutionary algorithms with accelerated local search for robust solution refinement. The key enabler is a two-stage strategy that balances exploration and exploitation. For parametric problems, HyGO alternates between a genetic algorithm and targeted improvement through a degradation-proof Dowhill Simplex Method (DSM). For function optimisation tasks, HyGO rotates between genetic programming and DSM. Validation is performed on (a) parametric optimisation benchmarks, where HyGO demonstrates faster and more robust convergence than standard genetic algorithms, and (b) function optimisation tasks, including control of a damped Landau oscillator. Practical relevance is showcased through aerodynamic drag reduction of an Ahmed body via Reynolds-Averaged Navier-Stokes simulations, achieving consistently interpretable results and reductions exceeding 20% by controlled jet injection in the back of the body for flow reattachment and separation bubble reduction. Overall, HyGO emerges as a versatile hybrid optimisation framework suitable for a broad spectrum of engineering and scientific problems involving parametric and functional learning.


翻译:本文提出的混合遗传优化框架(HyGO)旨在满足复杂工程问题中对高效统一优化框架的迫切需求,以同时支持参数学习与函数学习。进化算法作为无导数的全局优化方法已被广泛采用,但其收敛速度通常较慢,尤其在后期学习阶段。HyGO将进化算法的全局探索能力与加速局部搜索相结合,以实现鲁棒的解精细化。其关键机制在于采用两阶段策略平衡探索与利用:针对参数优化问题,HyGO在遗传算法与具备抗退化能力的下山单纯形法(DSM)之间交替进行;针对函数优化任务,则在遗传规划与DSM之间轮转。验证工作包括:(a)参数优化基准测试,表明HyGO相比标准遗传算法具有更快、更鲁棒的收敛性能;(b)函数优化任务,包括阻尼朗道振荡器的控制。通过雷诺平均纳维-斯托克斯模拟对Ahmed车身进行气动减阻的案例展示了其实用价值:通过在车身后部实施受控射流以实现流动再附着和分离泡抑制,获得了可解释性一致的结果,并实现了超过20%的阻力降低。总体而言,HyGO作为一种多功能混合优化框架,适用于涉及参数与函数学习的广泛工程与科学问题。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
ExBert — 可视化分析Transformer学到的表示
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月16日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Recent advances in deep learning theory
Arxiv
50+阅读 · 2020年12月20日
Optimization for deep learning: theory and algorithms
Arxiv
106+阅读 · 2019年12月19日
VIP会员
相关资讯
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员