5

การจัดองค์กรแบบเทนเซอร์ของประชากร การประเมิน และสถานะ

AI999第4课：现代计算底座与张量化并行演化
00:00

ในการนำอัลกอริทึมเชิงวิวัฒนาการไปใช้จริงในเชิงวิศวกรรมการจัดองค์กรแบบเทนเซอร์ได้รวมคำถามว่า “ประชากรคืออะไร ประเมินได้อย่างไร และดำเนินไปถึงขั้นตอนใด” จากออบเจ็กต์และลิสต์ที่กระจัดกระจาย ให้แมปเป็นเทนเซอร์แบบมีระเบียบเดียวกัน สาระสำคัญคือการสร้างสัญญาข้อมูลร่วมกันของประชากร การประเมิน และสถานะ เพื่อให้การคำนวณแบบกลุ่ม การพักข้อมูลบนอุปกรณ์ และการจัดตารางแบบขนานในภายหลังมีรูปแบบหน่วยความจำร่วมกัน

การจัดองค์กรแบบเทนเซอร์ของประชากร การประเมิน และสถานะแมปคำตอบที่เป็นไปได้ ผลประเมินความเหมาะสม และสถานะของอัลกอริทึม ให้เป็นเทนเซอร์ที่คำนวณทั้งชุดได้ในคราวเดียวการจัดองค์กรแบบอนุกรมดั้งเดิมออบเจ็กต์และลิสต์จัดเก็บกระจัดกระจายรายการคำตอบที่เป็นไปได้ลิสต์ / กลุ่มออบเจ็กต์ประเมินทีละตัวเรียกฟังก์ชันประเมินซ้ำในลูปสถานะกระจัดกระจายสเกลาร์ / ตัวแปรส่วนกลางวนซ้ำทีละตัวไปกลับระหว่างโฮสต์กับอุปกรณ์บ่อยครั้งการแปลงเป็นเทนเซอร์การจัดองค์กรแบบเทนเซอร์种群 · 评价 · 状态 统一为规则张量，形成统一数据契约NDเทนเซอร์ประชากร[N, D]N คือมิติแบตช์ D คือมิติการตัดสินใจการกลายพันธุ์และครอสโอเวอร์แบบกลุ่มเสร็จในครั้งเดียวNMKเมทริกซ์การประเมิน[N, M] หรือ [N, M+K]M เป้าหมาย K ข้อจำกัดการทำฟังก์ชันประเมินเป็นเวกเตอร์คืนผลลัพธ์ทั้งชุดที่บรรจุเทนเซอร์สถานะสเกลาร์หรือเทนเซอร์ขนาดเล็กรุ่น คำตอบที่ดีที่สุด สถานะตัวเลขสุ่มพักอยู่บนอุปกรณ์เดียวกันตรวจสอบจุดและการทำซ้ำได้ตัวอย่าง: N = 1024, D = 50, M = 2 · ประชากร [1024, 50], การประเมิน [1024, 2]มิติแบตช์อยู่ชั้นนอก: โอเปอเรเตอร์ทำเวกเตอร์ทั้งชุดตามมิติ Nตัวแปรความยาว: เติม + มาสก์ หรือการแบ่งบักเก็ตสถานะเป็นหนึ่งเดียว: ทำซ้ำได้ ติดตามได้ อัปเดตแบบกลุ่มได้

การแปลงประชากรเป็นเทนเซอร์: เข้ารหัสเป็น [N, D]

จัดเรียงคำตอบที่เป็นไปได้ N รายการตามมิติแบตช์เป็นเทนเซอร์เข้ารหัสรูปร่าง [N, D] ตัวแปรต่อเนื่อง ตัวแปรไม่ต่อเนื่อง หรือการเข้ารหัสหลายส่วน สามารถแสดงได้ด้วยเทนเซอร์ฟิลด์หรือบล็อกแบบกลุ่ม โดยคงชนิดข้อมูลและตำแหน่งอุปกรณ์ให้เป็นหนึ่งเดียว

  • มิติแบตช์อยู่ชั้นนอก: โดยทั่วไปวาง N ไว้ชั้นนอกสุด เพื่อให้โอเปอเรเตอร์เดียวกันทำงานแบบเวกเตอร์บนทั้งชุด
  • การแบ่งบล็อกฟิลด์: หากแต่ละตัวประกอบด้วยพารามิเตอร์หลายส่วน สามารถแยกเป็น [N, D1] + [N, D2] + … และคงการจัดเก็บแบบต่อเนื่อง
  • การจัดการความยาวผันแปร：变长个体用填充加掩码或分桶处理，防止异构结构破坏整批计算。

การทำผลการประเมินเป็นเมทริกซ์: [N, M] และ [N, K]

การประเมินแบบกลุ่มครั้งเดียวให้เมทริกซ์ความเหมาะสม [N, M] หลายเป้าหมาย หลายข้อจำกัด และตัวชี้วัดเพิ่มเติมสามารถเรียงรวมเป็น [N, M+K] หรือจัดเก็บแยกตารางได้ เพื่อหลีกเลี่ยงการเรียกฟังก์ชันประเมินซ้ำทีละตัว

การจัดการเทนเซอร์สถานะแบบรวมศูนย์

รุ่น สถานะตัวเลขสุ่ม ไฮเปอร์พารามิเตอร์ของกลยุทธ์ คำตอบที่ดีที่สุด แคชประวัติ การจัดอันดับ หรือสถานะการสุ่มตัวอย่าง ก็ถูกจัดเก็บในเทนเซอร์หรือที่บรรจุสถานะแบบมีโครงสร้าง เพื่อรับประกันความสามารถในการทำซ้ำ ติดตาม และอัปเดตแบบกลุ่ม

ตัวอย่าง: N=1024, D=50, M=2
ประชากรแสดงเป็นเทนเซอร์ [1024, 50] ค่าการประเมินเป็นเทนเซอร์ [1024, 2] ข้อจำกัดเป็น [1024, K] รุ่น generation คำตอบที่ดีที่สุด best_x และสถานะสุ่ม rng_state พักอยู่บนอุปกรณ์เดียวกันในฐานะเทนเซอร์สถานะ การอัปเดตแต่ละรุ่นสามารถทำสำเร็จทั้งชุดบนมิติแบตช์เดียวกัน แทนที่จะวนซ้ำด้วย Python ทีละตัว

ประโยชน์และขอบเขตของการจัดองค์กร

统一张量能减少主机与设备间往返、降低循环开销，并为后续算子并行提供数据基础；但需处理掩码有效性、填充浪费、多目标规模增长与状态同步成本。