Zadání diplomové práce

Použítí teorie kopulí v evolučních algoritmech

(klíčová slova: evoluční algoritmy, optimalizace, fitness funkce, odhady rozdělění pravděpodobnosti, teorie kopulí)


Evoluční algoritmy jsou v posledních 20 letech jednou z nejúspěšnějších metod pro řešení netradičních optimalizačních problémů, jako např. hledání nejvhodnějších dokumentů obsahujících požadované informace, objevování nejzajímvějších informací v dostupných datech či další typy optimalizačních úloh, při nichž lze hodnoty optimalizované funkce získat pouze empiricky. Tradiční evoluční algoritmy jsou konstruovány s cílem nalezení globálního optima, kterému v evoluční terminologii odpovídá globální maximum tzv. fitness funkce. V řadě aplikací však spíše než o jeden jediný bod s nejvyšší hodnotou fitness jde o oblast, kde je fitness dostatečně vysoká (např. vyšší než daný práh). Hledání takových oblastí pomocí tradičních evolučních algoritmů je těžkopádné a zdlouhavé. Proto se od poloviny 90. let vyvíjejí speciální evoluční algoritmy pro hledání oblastí s vysokou fitness. V podstatě jsou založeny na konstrukci empirického rozdělení pravděpodobnosti, že jedinec dosáhne alespoň požadovanou hodnotu. Pro konstrukci a transformace empirického rozdělení pravděpodobnosti se v posledním desetiletí úspěšně používá tzv. teorie kopulí. Použití teorie kopulí přímo v algoritmech pro hledání oblastí s vysokou fitness však dosud nebyla věnována pozornost. První poznatky v tomto směru by měla přinést právě navržená diplomová práce.

Student se nejdříve do dostatečné hloubky seznámí s  algoritmy pro hledání oblastí s vysokou fitness a s teorií kopulí. S využitím poznatků získaných studiem literatury analyzuje různé možnosti použití teorie kopulí v tomto typu evolučních algoritmů. Jednu až dvě možnosti, které se na základě této analýzy budou jevit jako nejužitečnější, poté rozpracuje až do podoby implementovatelného algoritmu. Pro implementaci použije vývojové prostředí Matlab a pro testování data z reálných aplikací poskytnutá vedoucím práce.

Doporučená literatura

·         P.A.N. Bosman. Design and Application of Iterated Density Estimation Evolutionary Algorithms. Disertace, University of Utrecht, 2003.

·         P. Larranaga, J.A. Lozano. Estimation of Distribution Algorithms, Kluwer, 2002, kapitoly 1– 4, 5 – 8.

·         R.B. Nelsen. An Introduction to Copulas. Springer, 2006.