內外雙層演化將「解決具體任務」與「改進求解方法」解耦為兩個相互作用的演化循環:內層面向任務求解並產生運行表現,外層依據這些表現演化內層演算法的配置與策略,從而形成可自適應的演算法改進機制。它不是把兩個演算法簡單串聯,而是在任務求解層之上增加一個可進化的元層控制,使系統從「人工設定演算法」轉向「演算法自動適配任務」。
內層與外層的職責分工
- 內層職責:解決實際任務,生成候選解、目標值及運行表現數據。它負責「把題做出來」。
- 外層職責:不直接求解原任務,而是演化內層演算法的配置、策略與參數。它負責「把做題方法變好」。
- 回饋閉環:內層任務的評價結果被聚合為外層適應度信號,用於選擇、變異並更新更優的內層配置。
- 自適應機制:外層根據任務與環境變化持續調整內層策略。
- 並行支撐:GPU 可並行運行大量內層任務,為外層演化提供更充分的統計回饋並降低搜尋等待成本。
MetaDE:用演化改進演化
以 MetaDE 為例,內層 DE 負責具體優化任務,外層演化演算法根據內層運行表現選擇並調整 DE 的配置與策略;大量內層任務結果反向指導外層配置選擇,形成「用演化改進演化」的雙層閉環。
關鍵區分
內層輸出的是「解」,外層輸出的是「產生解的更好的方法」。外層適應度不是原任務的最優值本身,而是對內層配置在批量任務上表現的評價。
學習目標
掌握內層任務求解與外層策略優化的協作關係,理解方法演化是在內層之上增加可進化的元層控制,並能說明 GPU 並行如何為外層提供更可靠的統計回饋。
