基于Xornet的低功耗控制器是一种流行的技术，可以减少基于扫描的测试中的电路过渡。然而，现有解决方案构造Xordet均匀用于扫描链控制，并且可能导致次优溶液而没有任何设计指导。在本文中，我们提出了一种具有进化学习的新型可测试性感知的低功率控制器。从所提出的遗传算法（GA）产生的XorNET可以根据其使用，使扫描链的自适应控制能够显着提高XorNET编码容量，从而减少了ATPG的故障情况的数量和降低测试数据量。实验结果表明，在相同的控制比特下，我们的GA引导的Xornet设计可以将故障覆盖率提高至2.11％。所提出的GA引导的XorNET还允许降低控制比特的数量，并且总测试时间平均降低20.78％，与现有设计相比，在不牺牲测试覆盖的情况下相比，相比，高达47.09％。
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我们提出了一种新的混合系统，用于通过使用多目标遗传算法在灰度图像上自动生成和训练量子启发的分类器。我们定义一个动态健身函数，以获得最小的电路和最高的观点数据准确性，以确保所提出的技术是可推广且健壮的。我们通过惩罚其外观来最大程度地减少生成电路的复杂性。我们使用二维降低方法减少图像的大小：主成分分析（PCA），该分析（PCA）是为了优化目的而在个体中编码的，以及一个小的卷积自动编码器（CAE）。将这两种方法相互比较，并采用经典的非线性方法来理解其行为，并确保分类能力是由于量子电路而不是用于降低维度的预处理技术引起的。
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本文介绍了更深层的扩展版本，这是一种基于搜索的仿真集成测试解决方案，该解决方案生成了用于测试基于神经网络的巷道式泳道系统的检测失败测试方案。在新提出的版本中，我们使用了一组新的生物启发的搜索算法，遗传算法（GA），$（{\ mu}+{\ lambda}）$和$（{\ mu}，{\ mu}，{\ lambda}），{\ lambda}） $进化策略（ES）和粒子群优化（PSO），利用了针对用于对测试场景进行建模的演示模型量身定制的优质人口种子和特定于域的交叉和突变操作。为了证明更深层次的新测试生成器的功能，我们就SBST 2021的网络物理系统测试竞赛中的五个参与工具进行了经验评估和比较。我们的评估显示了新提出的测试更深层次的发电机不仅代表了先前版本的可观改进，而且还被证明是有效和有效地引发相当数量的不同故障的测试方案，用于测试ML驱动的车道保存系统。在有限的测试时间预算，高目标故障严重性和严格的速度限制限制下，它们可以在促进测试方案多样性的同时触发几次失败。
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2021-11-05
在神经结构的搜索算法设计（NAS）已经收到了很多关注，旨在提高性能和降低计算成本。尽管巨大的进步作出，很少有作者提出裁缝初始化技术NAS。然而，文献表明，一个好的初始一整套解决方案有助于找到最优解。因此，在这项研究中，我们提出了一个数据驱动的技术来初始化一个人口为基础的NAS算法。特别是，我们提出了一个两步法。首先，我们进行搜索空间的校准聚类分析，和第二，我们提取的重心，并利用它们来初始化NAS算法。我们的基准我们提出的针对使用三个人口为基础的算法，即遗传算法，进化算法，以及老化发展随机和拉丁方抽样方法初始化，上CIFAR-10。更具体地说，我们使用NAS-台-101利用NAS基准的可用性。结果表明，相比于随机和拉丁方抽样，所提出的初始化技术能够在各种搜索场景（不同的培训预算）达到显著的长期改善两个搜索基线，有时。此外，我们分析得到的溶液的分布，发现由数据驱动的初始化技术提供的人口使检索高健身和类似配置的局部最优（最大值）。
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2022-09-09
客户满意度在移动设备中的能源消耗至关重要。应用程序中最耗能的部分之一是图像。尽管具有不同质量的不同图像消耗了不同量的能量，但没有直接的方法来计算典型图像中操作的能量消耗。首先，本文调查了能源消耗与图像质量以及图像文件大小之间存在相关性。因此，这两者可以被视为能源消耗的代理。然后，我们提出了一种多目标策略，以增强图像质量并根据JPEG图像压缩中的定量表减少图像文件大小。为此，我们使用了两种一般的多目标元启发式方法：基于标量和基于帕累托。标量方法找到基于组合不同目标的单个最佳解决方案，而基于帕累托的技术旨在实现一组解决方案。在本文中，我们将策略纳入五种标量算法，包括能量感知的多目标遗传算法（ENMOGA），能量感知的多目标粒子群优化（ENMOPSO），能量感知的多目标多目标差异进化（ENMODE）（ENMODE）（ENMODE） ，能源感知的多目标进化策略（ENMOES）和能量感知的多目标模式搜索（ENMOPS）。此外，使用两种基于帕累托的方法，包括非主导的分类遗传算法（NSGA-II）和基于参考点的NSGA-II（NSGA-III），用于嵌入方案，以及两种基于帕累托的算法，即两种基于帕累托的算法，即提出了Ennsgaii和Ennsgaiii。实验研究表明，基线算法的性能通过将拟议策略嵌入到元启发式算法中来提高。
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最近被证明在强化学习（RL）设置中显示出的神经形式非常竞争，并且能够减轻基于梯度的方法的一些缺点。本文将专注于使用简单的遗传算法（GA）来应用神经发展，以找到产生最佳表现代理的神经网络的权重。此外，我们提出了两种新颖的修改，以提高与初始实施相比的数据效率和收敛速度。在Openai健身房提供的汇聚环境中评估了修改，并证明明显优于基线方法。
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野火是一种高度普遍的多毒环境现象。这种现象的影响包括人类损失，环境破坏和高昂的经济成本。为了减轻这些效果，已经开发了几个计算机模拟系统，以根据一组输入参数预测火灾行为，也称为场景（风速和方向；温度；等）。但是，由于未知的变量值的不确定性，模拟的结果通常具有高度的误差，因为它们尚不清楚，或者由于其测量可能是不精确，错误或无法实时执行的。先前的工作提出了多种结果的组合，以减少这种不确定性。最先进的方法基于并行优化策略，该策略使用健身函数来指导所有可能场景之间的搜索。尽管这些方法显示了预测质量的改善，但它们具有与用于选择场景的算法有关的一些局限性。为了克服这些局限性，在这项工作中，我们建议应用新颖性搜索范式，该范围取代了目标函数的量度，以衡量所找到的解决方案的新颖性，这使搜索可以与彼此不同的行为不断生成解决方案。这种方法避免了本地Optima，并且可能能够找到有用的解决方案，而其他算法很难或无法找到。与现有方法一样，该提案也可以适用于其他传播模型（洪水，雪崩或滑坡）。
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大多数现实世界中的问题本质上都是多模式，由多个最佳值组成。多模式优化定义为找到函数的多个全局和局部优化（与单个解决方案相反）的过程。它使用户可以根据需要在不同的解决方案之间切换，同时仍保持最佳系统性能。基于经典梯度的方法未能用于优化问题，因为目标函数是不连续的或不可差的。与需要多个重新启动的经典优化技术相比，进化算法（EAS）能够在单个算法运行中以单个算法运行中的多个解决方案找到多个解决方案，以找到不同的解决方案。因此，已经提出了一些EA来解决此类问题。但是，差异进化（DE）算法是一种基于人群的启发式方法，可以解决此类优化问题，并且可以易于实施。多模式优化问题（MMOP）的潜在挑战是有效地搜索功能空间以准确地定位大多数峰。优化问题可能是最大程度地减少或最大化给定的目标函数，我们旨在解决本研究中多模式功能的最大化问题。因此，我们提出了一种称为增强对立差异进化（EODE）算法的算法来求解MMOP。拟议的算法已在IEEE进化计算（CEC）2013基准功能上进行了测试，并且与现有的最新方法相比，它取得了竞争性结果。
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分类是数据挖掘和机器学习领域中研究最多的任务之一，并且已经提出了文献中的许多作品来解决分类问题，以解决多个知识领域，例如医学，生物学，安全性和遥感。由于没有单个分类器可以为各种应用程序取得最佳结果，因此，一个很好的选择是采用分类器融合策略。分类器融合方法成功的关键点是属于合奏的分类器之间多样性和准确性的结合。借助文献中可用的大量分类模型，一个挑战是选择最终分类系统的最合适的分类器，从而产生了分类器选择策略的需求。我们通过基于一个称为CIF-E（分类器，初始化，健身函数和进化算法）的四步协议的分类器选择和融合的框架来解决这一点。我们按照提出的CIF-E协议实施和评估24种各种集合方法，并能够找到最准确的方法。在文献中最佳方法和许多其他基线中，还进行了比较分析。该实验表明，基于单变量分布算法（UMDA）的拟议进化方法可以超越许多著名的UCI数据集中最新的文献方法。
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为了支持各种任务和处理不同的飞行环境，无人机控制程序通常提供可配置的控制参数。但是，这种灵活性引入了漏洞。最近已识别出一种称为范围规范错误的这种漏洞。该漏洞起源于即使每个单独的参数在推荐值范围内接收值，也可能影响无人机物理稳定性的某些组合。在本文中，我们开发了一种新颖的学习引导的搜索系统来寻找这样的组合，即我们称之为不正确的配置。我们的系统应用了Metaheuristic Search算法突变配置，以检测将无人机驱动到不稳定物理状态的值的配置参数。为了引导突变，我们的系统利用机器学习预测因子作为健身评估。最后，通过利用多目标优化，我们的系统基于突变搜索结果返回可行的范围。由于在我们的系统中，突变由预测器引导，评估参数配置不需要现实/仿真执行。因此，我们的系统支持全面但有效地检测不正确的配置。我们对我们的系统进行了实验评估。评估结果表明，该系统成功地报告了可能不正确的配置，其中85％以上导致实际不稳定的物理状态。
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本文描述了进化算法的固有力量。该功率取决于遗传编码的计算特性。有了一些编码，两个父母与简单的跨界操作员重新组合可以从儿童表型的任意分布中取样。此类编码在本文中称为\ emph {表达式编码}。通用函数近似值，包括遗传编程和神经网络的流行进化底物，可用于构建表达性编码。值得注意的是，这种方法不必仅应用于表型是一个函数的域：即使优化静态结构（例如二进制向量），也可以达到表现力。这样简单的设置使理论上表征表达性编码是可能的：在各种测试问题上，表达性编码被证明可以实现超过标准直接编码的超级指数收敛的速度。结论是，在诸如遗传编程，神经进化，遗传算法和理论之类的进化计算领域中，表达式编码可以成为理解和实现全部进化力量的关键。
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我们继续研究遗传算法（GA）在组合优化问题上，候选解决方案需要满足平衡性约束。已经观察到，临时交叉和突变操作员授予的搜索空间大小的减小通常不会转化为GA性能的实质性改善。尽管怀疑平衡的代表可能会产生更不规则的健身景观，但仍然没有明确的解释，尽管该景观可能会更难以使GA融合到全球最佳距离。在本文中，我们通过将局部搜索步骤添加到具有平衡运算符的GA，并使用它来进化高度非线性平衡的布尔功能，从而调查此问题。特别是，我们围绕两个研究问题组织了实验，即如果本地搜索（1）提高了GA的收敛速度，并且（2）降低了人口多样性。令人惊讶的是，尽管我们的结果肯定地回答了第一个问题，但他们还表明，添加本地搜索实际上\ emph {增加}人口中个人之间的多样性。我们将这些发现与有关布尔功能问题的健身景观分析的最新结果联系起来。
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自动驾驶汽车和卡车，自动车辆（AVS）不应被监管机构和公众接受，直到它们对安全性和可靠性有更高的信心 - 这可以通过测试最实际和令人信服地实现。但是，现有的测试方法不足以检查AV控制器的端到端行为，涉及与诸如行人和人机车辆等多个独立代理的交互的复杂，现实世界的角落案件。在街道和高速公路上的测试驾驶AVS无法捕获许多罕见的事件时，现有的基于仿真的测试方法主要关注简单的情景，并且不适合需要复杂的周围环境的复杂驾驶情况。为了解决这些限制，我们提出了一种新的模糊测试技术，称为AutoFuzz，可以利用广泛使用的AV模拟器的API语法。生成语义和时间有效的复杂驾驶场景（场景序列）。 AutoFuzz由API语法的受限神经网络（NN）进化搜索引导，以生成寻求寻找独特流量违规的方案。评估我们的原型基于最先进的学习的控制器，两个基于规则的控制器和一个工业级控制器，显示了高保真仿真环境中高效地找到了数百个流量违规。此外，通过AutoFuzz发现的基于学习的控制器进行了微调的控制器，成功减少了新版本的AV控制器软件中发现的流量违规。
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深入学习模型的压缩在将这些模型部署到边缘设备方面具有根本重要性。在压缩期间，在压缩期间结合硬件模型和应用限制可以最大限度地提高优势，但使其专为一种情况而设计。因此，压缩需要自动化。搜索最佳压缩方法参数被认为是一个优化问题。本文介绍了一种多目标硬件感知量化（MohaQ）方法，其将硬件效率和推理误差视为混合精度量化的目标。该方法通过依赖于两个步骤，在很大的搜索空间中评估候选解决方案。首先，应用训练后量化以进行快速解决方案评估。其次，我们提出了一个名为“基于信标的搜索”的搜索技术，仅在搜索空间中重新选出所选解决方案，并将其用作信标以了解刷新对其他解决方案的影响。为了评估优化潜力，我们使用Timit DataSet选择语音识别模型。该模型基于简单的复发单元（SRU），由于其相当大的加速在其他复发单元上。我们应用了我们在两个平台上运行的方法：SILAGO和BETFUSION。实验评估表明，SRU通过训练后量化可以压缩高达8倍，而误差的任何显着增加，误差只有1.5个百分点增加。在Silago上，唯一的搜索发现解决方案分别实现了最大可能加速和节能的80 \％和64 \％，错误的误差增加了0.5个百分点。在BETFUSION上，对于小SRAM尺寸的约束，基于信标的搜索将推断搜索的错误增益减少4个百分点，并且与BitFusion基线相比，可能的达到的加速度增加到47倍。
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在本文中，提出了一种基于知识的基于知识的遗传算法，用于在非结构化复杂环境中移动机器人的路径规划，其中提出了五个特定于问题的操作员以进行有效的机器人路径计划。提出的遗传算法将机器人路径计划的领域知识纳入其专业操作员，其中一些也结合了局部搜索技术。提出了一种独特而简单的表示，并开发了一种简单但有效的路径评估方法，可以准确检测到碰撞，并且机器人路径的质量得到很好的反映。所提出的算法能够在静态和动态复杂环境中找到近乎最佳的机器人路径。通过模拟研究证明了所提出算法的有效性和效率。通过比较研究证明了专业遗传算子在解决机器人路径计划问题的拟议遗传算法中的不可替代作用。
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同时发展机器人的形态（体）和控制器（大脑）可能导致后代遗传体和大脑之间的不匹配。为了缓解这个问题，相对较早地提出了通过所谓的生活框架的所谓的生命框架的学习期。但是，实证评估仍缺乏迄今为止。在本文中，我们研究了这种学习机制与不同视角的影响。使用广泛的模拟，我们认为，与纯粹的进化方法相比，学习可以大大提高任务性能并减少一定适合水平所需的几代人数。此外，虽然学习只直接影响控制器，但我们证明了进化的形态也将是不同的。这提供了定量演示，即大脑的变化可以诱导体内的变化。最后，我们研究了给定体学习的能力量化的形态智力的概念。我们观察到学习三角洲，继承与学习大脑之间的性能差异，在整个进化过程中都在增长。这表明演化正在生产具有越来越多的可塑性的机器人，即连续几代变得越来越好，更好的学习者，这反过来使它们更好，在给定的任务中更好地更好。总而言之，我们的结果表明，生活的三角形不仅是理论兴趣的概念，而且是一种具有实际好处的系统架构。
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遗传算法（GA）是基于遗传学和自然选择原理的基于搜索的优化技术。我们提出了一种算法，该算法通过量子退火器的输入来增强经典GA。与经典GA一样，该算法通过根据其适应性繁殖一系列可能的解决方案来工作。但是，个体的人口是由量子退火器上的连续耦合来定义的，然后通过量子退火产生代表尝试溶液的相应表型。这将定向突变的一种形式引入算法中，可以以各种方式增强其性能。两种关键的增强功能来自具有从父母的适应性（所谓的裙带关系）和退火耦合的连续耦合，从而使整个人群受到最合适的人（所谓的量子量子化）的影响。我们发现我们的算法在几个简单问题上比经典GA更强大。
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我们考虑通过删除指定的线路从更大的一个构造从更大的阵列（OA）构建二进制正交阵列（OA）的优化问题。特别地，我们开发一种遗传算法（GA），其中底层染色体是指定从起始OA取消的线路的恒定重量二进制字符串。然后通过平衡的交叉和突变算子来演化这种染色体以保持它们中的数量。健身功能通过测量从比起始的OA的约束量测量它们的距离来评估从这些染色体获得的基质。我们通过将初始OA制定作为基本奇偶校验阵列的几个块的随机置换来执行提出的遗传算法的初步实验验证，从而保证了最佳解决方案的存在。
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特征选择是一个棘手的问题，因此实用算法通常折衷对计算时间解的精度。在本文中，我们提出了利用近似，或代理人的多层次的一种新型的多阶段特征选择框架。这种框架允许使用的包装在计算上更多有效的方式方法，显著增加的特征选择的解决方案的质量可以实现的，尤其是在大型数据集。我们设计和评估是一个替代辅助遗传算法（SAGA），它利用这个概念在勘探早期阶段，引导进化搜索。 SAGA只有切换到在最后开发阶段评估原有的功能。我们证明了上限SAGA替代辅助阶段的运行时间是雪上加霜等于包装GA，而且更好地扩展为实例数高位复杂性的归纳算法。我们证明，使用来自UCI ML储存部14个集，在实践中SAGA显著降低与基线相比包装遗传算法（GA）的计算时间，而汇聚成显著精度更高的解决方案。我们的实验表明，SAGA能以接近最优的解决方案不是一个包装GA快三倍到达，平均。我们还展示了旨在防止代理人误导向错误的最优进化搜索进化控制方法的重要性。
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量化是在嵌入式系统或手机上部署训练有素的DNN模型时，是最应用的深神经网络（DNN）压缩策略之一。这是由于其对广泛的应用和情况的简单性和适应性，而不是特定的人工智能（AI）加速器和编译器，这些加速器和编译器通常仅用于某些特定的硬件（例如Google Coral Edge TPU）。随着对量化的需求不断增长，确保该策略的可靠性成为一个关键挑战。传统的测试方法收集越来越多的真实数据以进行更好的评估，通常是不切实际的，因为输入空间的尺寸很大，并且原始DNN及其量化的对应物之间的相似性很高。结果，高级评估策略已变得至关重要。在本文中，我们提出了Diverget，这是一个基于搜索的测试框架，用于量化评估。 Diverget定义了变质关系的空间，该空间模拟了输入上的自然扭曲。然后，它最佳地探索了这些关系，以揭示不同算术精度的DNN之间的分歧。我们评估了应用于高光谱遥感图像的最先进的DNN上的Diverget的性能。我们选择了遥感DNN，因为它们越来越多地部署在诸如气候变化研究和天文学之类的关键领域中的边缘（例如，高级无人机）。我们的结果表明，Diverget成功地挑战了已建立的量化技术的鲁棒性，以防止自然变化的数据，并胜过其最新的并发，Diffchaser，其成功率（平均）是四倍。
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