Projektbeschreibung
Black-Box-Optimierung für Biomedizin und rechnergestützte Mechanik
Der Problemlösung dienende Black-Box-Optimierungsalgorithmen sind in verschiedenen Industriesektoren und akademischen Bereichen weit verbreitet. Angesichts ihrer Bedeutung sind zahlreiche Algorithmen mit unterschiedlichen Stärken und Schwächen entwickelt worden. Das Ziel des ERC-finanzierten Projekts dynaBBO besteht darin, Black-Box-Optimierungsverfahren durch dynamisches Umschalten in Echtzeit zwischen verschiedenen Algorithmen zu verbessern. Das Team befasst sich mit zwei Forschungsfragen: Wann sollte der Algorithmus gewechselt und wie kann der gewählte Löser warmgestartet werden, um eine effektive Suche aufrechtzuerhalten? Bei der Projektarbeit werden Erkenntnisse über Optimierungsalgorithmen mit Verfahren des maschinellen Lernens kombiniert, um trajektorienbasierte Algorithmusauswahl- und Konfigurationsmethoden zu entwickeln. Die Ergebnisse werden in Anwendungen der Biomedizin und rechnergestützten Mechanik validiert.
Ziel
"Black-box optimization algorithms are among the most widely applied optimization techniques in practice, used to solve numerous problems across a broad range of industrial branches and academic disciplines every day. Given this importance, it is not surprising that a plethora of different black-box optimization algorithms exist, complementing each other in strengths and weaknesses.
In the dynaBBO project, we set out to obtain more efficient black-box optimization techniques by leveraging this complementarity, both with respect to different problem instances and with respect to different stages of the optimization process. To this end, we will develop approaches that select and dynamically switch between different black-box optimization algorithms ""on the fly"".
The two key research questions that guide our project are (1) when to switch from one algorithm to another, and (2) how to warm-start the selected solver so that it can continue the search as effectively as possible. Both questions are largely under-explored and are handled rather naively in practice.
To obtain our dynamic approaches, we intertwine insights about black-box optimization algorithms, obtained through rigorous theoretical analyses, with automated machine learning techniques. In particular, we will design trajectory-based algorithm selection and configuration techniques that combine exploratory landscape analysis with newly designed algorithm features that capture information about the solver-instance interaction. We compare the efficiency of these feature-based approaches with deep learning techniques, reinforcement learning, and approaches based on hyperparameter optimization.
We will further increase our project's impact by validating its results on applications in bio-medicine and in computational mechanics."
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
- NaturwissenschaftenInformatik und Informationswissenschaftenkünstliche Intelligenzmaschinelles LernenDeep Learning
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
(öffnet in neuem Fenster) ERC-2023-COG
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