传统的差分进化(DE)把变异策略与关键控制参数交给研究者预先设定,并在整个搜索过程中保持不变。MetaDE 的核心转变是:把算法自身的配置也当作被演化的对象——外层演化搜索的是算法空间,内层评估的是解空间表现,从而把「如何演化」由人工预设转为自适应搜索。
双层结构:外层搜算法,内层解问题
- 内层:差分进化在原始优化任务上的常规求解过程,负责给出真实的任务表现。
- 外层:以一份 DE 算法配置为一个个体,对配置空间执行选择、交叉、变异与淘汰。
两层的职责不能混淆:外层优化对象是算法配置,内层优化对象是问题解。前者决定「怎么搜」,后者决定「搜到多好」。
外层演化的是什么
一个外层个体编码的不是几个数字,而是一整套算法行为:变异策略(rand/1、best/1、current-to-best/1 等)、交叉方式(二项交叉、指数交叉),以及缩放因子 F、交叉概率 CR、种群规模等控制参数。个体之间的差异,对应的就是同一族算法在不同问题特性下的不同行为倾向。
检验闭环:候选配置必须真跑一次
每一种候选配置都不能仅凭元指标或先验判断决定去留,必须送入原始任务实际运行,接受真实表现的检验;外层再依据内层反馈的适应度执行选择、淘汰与保留,决定哪些配置被继承与传播。由此形成「配置生成 → 任务检验 → 反馈取舍」的迭代闭环,外层适应度只能来自内层的真实运行结果。
与固定 DE 的差异
传统 DE 的策略与参数由研究者预先设定并全程固定;MetaDE 把这一决定权交给外层演化,使算法具备对问题特性的自适应能力——例如在搜索早期偏好探索性更强的 rand/1 与较大 F,在后期转向收敛更快的 best/1 与较小 F。
代价与前提
每个候选配置都要完整跑一次内层任务(通常还需多次独立运行取均值以抑制随机性),评估成本随外层种群规模与代数成倍放大。因此 MetaDE 对并行化、张量化与运行时调度等工程底座有强依赖——这正是它需要建立在张量化 Runtime 之上的工程原因。
定位:MetaDE 是「内外双层演化与自适应机制」从思想走向可实现架构的具体落地,也为后续算法结构演化(AutoPSO、EvoGO)提供了方法范式。