Von Gipfelstürmern in der Mathematik

FWF Grundlagenforschungsprojekt zur globalen evolutionären Optimierung am Forschungszentrum Business Informatics gestartet

Wie findet man den höchsten Gipfel in Vorarlberg oder die tiefste Stelle im Bodensee, ohne eine Landkarte zur Hilfe zu nehmen? Eine Strategie, einen Gipfel in einer Berglandschaft zu erreichen, wäre beispielsweise immer in Richtung des steilsten Anstiegs kleine Schritte zu vollführen. Damit erreicht man einen Gipfel, aber ist das auch der höchste – sprich‘ das global beste Maximum? Dieses Problem beschäftigt Mathematiker, Ingenieure, Wirtschaftswissenschaftler und Informatiker – natürlich nicht, um den höchsten Gipfel in Vorarlbergs Berglandschaften zu lokalisieren, sondern um optimale Lösungen zu schwierigen Problemen zu finden. Derartige globale Optimierungsprobleme findet man beispielsweise beim datengetriebenen Portfolio-Management in der Finanzwirtschaft, bei der Strukturvorhersage von Eiweißmolekülen in der Medikamentenentwicklung, bei der Optimierung von Stoffen in den Materialwissenschaften und bei Lernproblemen in der künstlichen Intelligenz.

Über viel-gipflige Problemlandschaft

Das vor kurzem an der FH Vorarlberg gestartete Forschungsprojekt beschäftigt sich mit der Analyse und dem Design von Algorithmen zur globalen Optimierung auf der Basis des Darwin’schen Evolutionsparadigmas – den Evolutionsstrategien. Ziel dieses Projektes ist es, die Grenzen des theoretischen Verständnisses der Funktionsweise der Evolutionsstrategien in hochmultimodalen, d.h. „viel-gipfligen“ Problemlandschaften voranzutreiben und auf dieser Basis neue Optimierungsalgorithmen zu entwickeln. Das Projekt, das von Dr. Hans-Georg Beyer, Forschungsprofessor am Forschungszentrum Business Informatics, geleitet wird, ist gefördert vom Österreichischen Wissenschaftsfonds FWF über einen Zeitraum von drei Jahren. Es dient gleichzeitig der Promotion von Doktoranden und ist bereits das fünfte FWF-Projekt, das von Dr. Beyer akquiriert wurde.

 

 

FWF Grundlagenforschungsprojekt zur globalen evolutionären Optimierung
Evolutionspfad (rot) einer Evolutionsstrategie in einer viel-gipfligen Problemlandschaft zum (globalen) Maximum: Die Strategie geht nicht den Weg des steilsten Anstiegs, sondern bewegt sich schrittweise durch gesteuerte Zufallssprünge evolutiv zur Stelle des Maximums. Wegen der bildlichen Darstellbarkeit hängt die Problemlandschaft hier nur von zwei Parametern ab (2-dimensionales Optimierungsproblem), in der Regel sind die Probleme jedoch viel höherdimensional und damit noch schwieriger zu lösen. © RastriginSearch3D

Kontakt für interessierte Unternehmen:

Prof. (FH) Dipl.-Ing. Dr. rer. nat. habil. Hans-Georg BEYER
Forschungsprofessor: Computational Intelligence insbesondere Evolutionäre Algorithmen
Fachhochschule Vorarlberg GmbH
University of Applied Sciences
CAMPUS V, Hochschulstraße 1
6850 Dornbirn, Austria
+43 5572 792 7102
hans-georg.beyer@fhv.at
Link zum Forschungszentrum