多目标优化结合神经网络问题

多目标优化(比如NSGA)结合神经网络预测需要进行怎么样的代码整合,目前只会使用公式不会使用神经网络。

使用多目标优化算法进行求解
在使用神经网络进行预测后,可以将预测得到的单目标函数的值作为多目标优化算法的目标函数值进行优化。具体来说,可以将每个个体的输入向量 x 作为神经网络的输入,预测得到每个单目标函数的值,然后将这些值作为该个体的目标函数值。

在多目标优化中,通常使用 NSGA、NSGA-II、MOEA/D 等算法进行求解。这些算法可以通过调用函数来计算个体的目标函数值,并返回优化结果。

下面是一个简单的示例代码,演示了如何使用神经网络预测单目标函数的值,并使用 NSGA-II 算法进行多目标优化:

import numpy as np
from sklearn.neural_network import MLPRegressor
from pymoo.algorithms.nsga2 import NSGA2
from pymoo.factory import get_problem, get_sampling, get_crossover, get_mutation
from pymoo.optimize import minimize

# 定义问题
problem = get_problem("dtlz1", n_var=10, n_obj=3)

# 定义神经网络模型
model = MLPRegressor(hidden_layer_sizes=(50, 50), activation='relu', solver='adam', max_iter=500)

# 训练神经网络
X, F = problem.pareto_front(n_pareto_points=1000, flatten=False)
X = np.asarray(X)
F = np.asarray(F)
model.fit(X, F)

# 定义适应度函数
def fitness(x):
    # 使用神经网络预测单目标函数的值
    f1 = model.predict([x])[0][0]
    f2 = model.predict([x])[0][1]
    f3 = model.predict([x])[0][2]
    # 返回目标函数值
    return [f1, f2, f3]

# 定义优化算法
algorithm = NSGA2(pop_size=100, sampling=get_sampling("real_random"), crossover=get_crossover("real_sbx"), mutation=get_mutation("real_pm"))

# 进行优化
result = minimize(problem, algorithm, ('n_gen', 100), seed=1)

# 打印优化结果
print(result.X)
print(result.F)

在上面的代码中,我们首先定义了一个 DTLZ1 问题,并使用 Pareto front 生成了一些 Pareto optimal 点。然后,我们定义了一个神经网络模型,并使用 Pareto optimal 点来训练了该模型。接着,我们定义了一个适应度函数,使用神经网络预测单目标函数的值,并返回目标函数值。最后,我们使用 NSGA-II

  • 这篇博客: 数学建模学习(33):径向基神经网络函数,讲解+代码,包教包会!中的 5.广义回归径向基神经网络函数 部分也许能够解决你的问题, 你可以仔细阅读以下内容或跳转源博客中阅读:
  • 函数为newgrnn,广义回归径向基网络 GRNN 训练速度快, 非线性映射能力强, 常用于函数的逼近. 其调用格式为:

    net = newgrnn(P,T,spread)
    

    其中, P 为输入向量, T为目标向量, spread 为径向基函数的扩展速度, 默认值为 1 , net 为所生成的神经网络.一般而言, spread 取值越小神经网络逼近效果越好, 但逼近过程越不平滑.
    举例
    在这里,您设计一个径向基网络,给定输入 P 和目标 T。

    P = [1 2 3];
    T = [2.0 4.1 5.9];
    net = newgrnn(P,T);
    

    为新输入模拟网络:

    P = 1.5;
    Y = sim(net,P)
    

    因此全部代码为:

    % 广义回归径向基神经网络函数
    clear all
    clc
    P = [1 2 3];
    T = [2.0 4.1 5.9];
    net = newgrnn(P,T);
    P = 1.5;
    Y = sim(net,P)
    

    返回:
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