简介:这份案例包围绕神经网络与遗传算法协同求解非线性函数极值展开,面向正在学习智能优化算法、希望理解BP网络与遗传操作如何配合落地的读者,也适合作为课程设计或MATLAB实践项目的参考。包内共12个文件,以9个m脚本为主,承担网络构建、遗传算法主流程及选择、交叉、变异等模块实现;另有2个mat数据文件保存网络与样本数据,1个asv为运行自动备份,压缩包约100KB,体积轻便但结构完整。已有343人学习下载,说明该案例在算法入门与复现中具有一定参考价值。读者可从中获得一套可运行的极值寻优流程:先由神经网络拟合目标函数,再用遗传算法在解空间中搜索更优参数,并借助结果分析观察收敛与寻优效果,从而理解避免局部最优、调参与适应度设计等关键环节。
1. 一套绕开导数的极值解法:神经网络遗传算法函数极值寻优能解决什么
有人拿着一个目标函数来问:这函数写不出解析导数,或者干脆是个仿真器,输入一组参数、跑一次返回一个指标,怎么找最小值?直接上梯度类方法基本会卡住,数值差分在参数多的时候慢得没法用,还会被噪声带偏。这套神经网络遗传算法函数极值寻优案例走的是另一条路:先用神经网络把输入到输出的映射关系学出来,得到一张连续可求值的“代理曲面”,再把遗传算法撒到这张曲面上做全局搜索。它适合两类人,一类是刚开始接触智能算法、想找一个能跑通能出图的完整例子的学生和初级工程师,另一类是被黑箱目标函数困住、需要一套可直接套用的寻优骨架的一线开发者。整个案例围绕非线性函数极值展开,输入是两个自变量,输出是函数值,链路短但每一环都能替换。
2. 案例包结构解剖:MATLAB 脚本、网络权重与 GA 种群的落点
拆开压缩包,看到的不是一个大而全的工程,而是一组职责分明的短脚本。这种组织方式在教学案例里很常见,好处是每一段都能单独拎出来跑,坏处是没有工程化的接口约束,改的时候要注意脚本之间的变量传递。先看目录,再谈选型。
2.1 目录与文件清单:哪些是入口,哪些是配置
典型的结构大致是这样,不同版本的案例可能把几段合并进一个 main,但核心角色不会变:
Case4_GA_NN_Extremum/ ├── main.m % 总入口:串联采样、训练、寻优、绘图 ├── objfun.m % 待寻优的非线性目标函数,唯一需要改的业务文件 ├── data_gen.m % 网格采样,生成训练样本 ├── nn_train.m % BP 网络构建与训练,导出 net 对象 ├── ga_opt.m % 遗传算法主循环,种群初始化到终止 ├── fitness.m % 适应度函数:调 net 预测,处理越界惩罚 ├── plot_result.m % 收敛曲线 + 最优解散点 ├── data/ │ └── sample.mat % 缓存的采样数据,避免每次重采样 └── model/ └── net.mat % 训练好的网络,寻优阶段直接 loadmain.m是整个案例的“胶水”,它不承担算法,只负责按顺序run各个脚本并传递工作区变量。这种写法的隐患是脚本共享 base 工作区,如果单独调试ga_opt.m而没有先跑nn_train.m,net变量不存在就会直接报错。我一般会在ga_opt.m开头加一句if ~exist('net','var'), load('model/net.mat'); end,让每个脚本都能独立跑,这是改造这个案例时性价比最高的一处小改动。
objfun.m是唯一带业务语义的文件,里面的函数形式决定了整条链路长什么样。sample.mat和net.mat这两个缓存文件的存在说明案例作者考虑到重复训练的开销,网络训练一次几十秒,寻优要跑几百代,如果每代都重训网络就完全没法用了。这个“训练一次、寻优多次”的分层思路,是整套案例里最值得学的工程判断。
2.2 技术选型:为什么是 BP 网络而不是解析求导,为什么是 GA 而不是梯度
先回答第一个问题。如果目标函数有解析形式,直接求导或用fmincon就够了,根本不需要神经网络。这个案例的前提是函数虽然写成了公式,但案例想演示的是“代理模型 + 全局搜索”这套通用范式,公式只是一个方便验证结果的替身。真实场景里objfun换成一次 CFD 仿真、一次有限元计算或者一段业务打分逻辑,导数拿不到,单次求值还贵,那就必须先训练一个便宜的近似模型。BP 网络在这里的作用是拟合,两个输入、一个输出,两层隐层足够逼近绝大多数光滑函数,选它是因为实现成本最低、MATLAB 自带工具箱、训练脚本十行以内能写完,不是因为它是最优的拟合器。
第二个问题更关键。多峰非线性函数做全局寻优,梯度类方法给什么初值就收敛到什么局部极值,而神经网络拟合出来的曲面在样本点之间还会有小幅波动,这些波动会制造出额外的假极值,梯度方法更容易被带偏。遗传算法不依赖导数,靠种群并行搜索,对曲面的局部起伏不敏感。代价是收敛慢、结果带随机性,需要固定随机种子做可复现性控制。这个取舍在案例里体现得很明显:GA 的代数一般要设到 100 以上,种群规模 50 起步,算下来要调用网络几千次,这正是前面要把网络缓存下来的原因。
还有个小细节值得提。案例里网络输出没有做反归一化就直接参与适应度计算,如果训练时对输出用了mapminmax,寻优阶段也必须用同一组映射参数还原,否则适应度值的量纲和真实函数值对不上,收敛曲线看起来正常但最优解对不上号。这个坑后面避坑章节会展开。
3. 核心链路拆解:从采样建模到种群寻优的三段代码
整条链路可以切成三段互相咬合的代码:造数据、训网络、跑 GA。每一段都有明确的输入输出契约,改任何一段都要保证下一段还能接上。下面逐段拆,代码按案例里的写法给出,同时标出我实际改过的位置。
3.1 第一段:非线性目标函数与样本生成
目标函数决定了问题的难度。案例用的多峰函数形式接近 Rastrigin 变形,两个自变量都在[-5, 5]区间内,全局最小值在原点附近,但周围布满了局部极小:
function y = objfun(x1, x2) % 多峰非线性函数,x1、x2 支持向量化输入 % 全局最小值约在 (0,0) 处,值约 0 y = 20 + x1.^2 + x2.^2 ... - 10 * (cos(2*pi*x1) + cos(2*pi*x2)); end函数写成向量化形式(用.^和.*)是有意为之,采样阶段可以直接把网格矩阵丢进去一次性算完,比双层 for 循环快一两个数量级。如果你的目标函数内部有 if 判断或者调用了外部仿真,向量化不成立,那就得老老实实循环,此时采样密度要相应降下来。
采样脚本负责把这个函数铺成训练集:
% data_gen.m —— 网格采样,生成 BP 网络的训练样本 step = 0.1; % 采样间隔,越小样本越密,训练越慢 x1_range = -5:step:5; x2_range = -5:step:5; [X1, X2] = meshgrid(x1_range, x2_range); Y = objfun(X1, X2); % 一次性算出全部网格点的函数值 % BP 网络要求样本按列排布:输入 2×N,输出 1×N input = [X1(:)'; X2(:)']; % 2 × 10201 output = Y(:)'; % 1 × 10201 save('data/sample.mat', 'input', 'output');这里最关键的是维度约定。MATLAB 神经网络工具箱的样本是“一列一个样本”,两个输入变量就是两行,一万多个网格点就是一万多列。很多人从 Python 的 sklearn 习惯过来,那边是“一行一个样本”,转置漏掉就会在train时报维度不匹配。step取 0.1 意味着每个维度 101 个点,总样本一万出头,训练时间在普通笔记本上几十秒量级;如果取 0.05,样本数翻四倍到四万,训练时间大概翻三到四倍,而精度提升有限,性价比不高。这个参数我一般先按 0.1 跑通,确认链路没问题再考虑加密。
还有一个隐含约束:采样范围就是网络的可信范围。GA 的搜索上下界必须落在这个范围之内,一旦越界,网络进入外推状态,输出完全不可信,但它不会报错,只会安静地给出一个看起来很漂亮的错误值。这是整个案例里最阴的一个坑。
3.2 第二段:BP 网络训练与权值阈值导出
训练脚本的职责是把上面的一万多个样本压成一个能快速求值的net对象:
% nn_train.m —— 构建并训练 BP 网络,结果存入 model/net.mat load('data/sample.mat'); % 得到 input(2×N) 和 output(1×N) hidden = [10 10]; % 两层隐层,每层 10 个神经元 net = feedforwardnet(hidden, 'trainlm'); % Levenberg-Marquardt 训练 net.trainParam.epochs = 500; % 最大训练轮数 net.trainParam.goal = 1e-4; % 均方误差目标,达到即停 net.trainParam.showWindow = false; % 批量实验时关掉训练窗口 net = train(net, input, output); % 训练 % 用训练集回代,看拟合误差,别只看训练窗口里那条曲线 pred = net(input); rmse = sqrt(mean((pred - output).^2)); fprintf('训练集 RMSE = %.4f\n', rmse); save('model/net.mat', 'net');feedforwardnet是较新版本 MATLAB 的写法,老案例里常见newff(PR, [10 10], {'tansig','purelin'}, 'trainlm'),两者等价,只是前者隐层激活默认就是tansig、输出层purelin,不用手动指定。如果你手上的 MATLAB 版本较早、feedforwardnet不存在,直接换回newff即可,后面的代码不用动。
隐层结构[10 10]是个经验值。太少拟合不住多峰曲面的起伏,太多会过拟合,把采样网格之间的噪声也学进去,导致 GA 在曲面上找到的“极值”其实是网络自己编出来的。判断方法是把样本随机拆成训练集和验证集,看验证集 RMSE 是否跟训练集接近;如果训练集 RMSE 很低而验证集明显偏高,就是过拟合,减少隐层节点或者增加样本量。
trainlm在样本量一万左右、参数量几百的情况下收敛很快,但它对内存占用较高,样本量上到十万级别就得换成trainscg。这一步的rmse打印很有必要,它是后面判断“寻优结果不对到底是网络的锅还是 GA 的锅”的第一手依据。
3.3 第三段:遗传算法主循环与适应度函数
寻优阶段是整个案例的核心,也是改造空间最大的部分。适应度函数单独抽一个文件,负责把种群个体翻译成网络输入并取回预测值:
% fitness.m —— 输入种群矩阵 pop(N×2),返回适应度列向量 function fit = fitness(pop, net) % pop 每行是一个个体 [x1, x2],转成 2×N 喂给网络 pred = net(pop'); % 1×N 的预测函数值 fit = pred'; % 求极小值,适应度即预测值本身 end注意这里没有做“最大化转最小化”的取负操作,因为目标是求函数最小值,直接把预测值当适应度、选择时挑小的就行。如果换成一个求最大值的问题,要么在fitness里取负,要么在选择环节改成挑大的,两种改法只能选一种,混着改会出现“越优化越差”的玄学现象。
主循环部分:
% ga_opt.m —— 遗传算法主循环 load('model/net.mat'); if ~exist('net','var'), load('model/net.mat'); end N = 50; % 种群规模 maxgen = 100; % 迭代代数 pc = 0.8; % 交叉概率 pm = 0.1; % 变异概率 lb = [-5 -5]; ub = [5 5]; % 搜索边界,必须与采样范围一致 rng(1); % 固定随机种子,保证结果可复现 % 初始化种群:在边界内均匀随机 pop = repmat(lb, N, 1) + rand(N, 2) .* repmat(ub - lb, N, 1); bestfit = zeros(maxgen, 1); for gen = 1:maxgen fit = fitness(pop, net); % 计算适应度 % 记录本代最优 [fmin, idx] = min(fit); bestfit(gen) = fmin; bestind = pop(idx, :); % 锦标赛选择:每次随机抽两个,留适应度小的 newpop = zeros(size(pop)); for i = 1:N a = randi(N); b = randi(N); if fit(a) < fit(b), newpop(i,:) = pop(a,:); else, newpop(i,:) = pop(b,:); end end % 算术交叉 for i = 1:2:N-1 if rand < pc alpha = rand; p1 = newpop(i,:); p2 = newpop(i+1,:); newpop(i,:) = alpha*p1 + (1-alpha)*p2; newpop(i+1,:) = (1-alpha)*p1 + alpha*p2; end end % 高斯变异,变异后裁剪回边界内 for i = 1:N if rand < pm newpop(i,:) = newpop(i,:) + 0.5*randn(1,2); newpop(i,:) = min(max(newpop(i,:), lb), ub); end end % 精英保留:把上一代最优个体直接塞回种群,防止退化 newpop(1,:) = bestind; pop = newpop; fprintf('第 %d 代,最优函数值 = %.6f\n', gen, fmin); end save('data/ga_result.mat', 'bestind', 'bestfit', 'fmin');几个参数的实际含义需要说清楚。N=50是种群规模,太小(比如 20)容易早熟收敛到局部极值,太大(比如 200)每代计算量翻四倍,而收敛代数未必减少那么多。maxgen=100配合 50 的种群,一共调用网络 5000 次,单次前向传播是微秒级,整体几秒钟跑完,这也是为什么网络必须缓存成net.mat而不是每代重训。pc=0.8是交叉概率,控制有多少对父代会重组;pm=0.1是变异概率,控制每个个体有多少机会跳出当前区域。多峰问题上变异率不要低于 0.05,否则种群多样性丢得太快。
rng(1)这行是后来加的。不加的话每次运行结果都不一样,同一个问题两次跑出不同的最优解,汇报的时候解释不清;固定种子之后至少能保证同一个版本可复现,做对比实验时也有基准。当然固定种子不等于结果可信,真要评估稳定性还得跑十次看最值的分布。
精英保留那两行是整个循环里最容易漏、影响最大的部分。没有它,交叉变异有可能把当前最优解破坏掉,收敛曲线会出现“代数增加、最优值反而变差”的锯齿,看起来像算法不稳定,实际是丢了历史最优。
4. 跑通与调参:从解压到出收敛曲线的操作路径
代码逻辑理清之后,落地环节反而是最容易卡住的。分段跑还是整体跑、参数在哪个文件里改、结果图怎么看,这三件事决定了你第一次运行能不能顺利看到结果。
4.1 环境准备与一键运行
需要的东西不多:一份 MATLAB,版本上到 R2012b 之后基本都能跑,神经网络工具箱和统计工具箱是必需的,前者提供feedforwardnet,后者提供randn之类的函数。不需要额外装第三方包,也不需要编译任何东西,这是这个案例最省心的地方。
把压缩包解压到一个全英文路径下,别放在带中文或者空格的目录里,MATLAB 对路径中的中文处理一直不太友好,加载.mat时容易报路径找不到。打开 MATLAB,cd到工程根目录,直接运行:
% 最简单的方式,在工作区里依次执行 data_gen; % 生成样本,几十毫秒 nn_train; % 训练网络,几十秒 ga_opt; % 遗传寻优,几秒 plot_result; % 出图也可以写一个main.m把这四句串起来,依次run四个脚本。注意这里用的是run而不是函数调用,脚本共享工作区,nn_train.m里的input、output在ga_opt.m里能直接看到,这是案例采用脚本风格的前提。
跑之前先确认两件事:工程目录下存在data/和model/两个文件夹,没有就手动建,脚本里的save不会自动创建目录;plot_result.m依赖ga_result.mat里的变量名bestfit和bestind,如果改了ga_opt.m里的变量名,绘图会报未定义。
如果只关心寻优结果、网络已经训好,可以直接load('model/net.mat')然后单跑ga_opt,跳过前后两步,这在反复调 GA 参数时能省掉大量时间。
4.2 参数怎么改:种群规模、迭代次数、网络隐层
这套案例里有三个参数直接决定结果质量,改法都集中在两个文件里。
第一个是网络隐层结构,在nn_train.m里。[10 10]改成[5]会明显欠拟合,预测曲面变平,GA 找出来的极值精度差;改成[20 20 20]会过拟合,训练集 RMSE 极低但曲面在样本点之间出现尖刺,GA 会往这些假峰上跑。我一般先在[10 10]和[15 10]之间试两档,看验证集 RMSE 再定。
第二个是种群规模和迭代代数,在ga_opt.m里。这两个参数是耦合的,单独调一个意义不大。判断标准不是“代数越大越好”,而是看收敛曲线:如果曲线在第 30 代就完全走平,说明种群多样性耗尽,继续跑纯属浪费,应该加大变异率或者增大种群;如果到第 100 代还在明显下降,说明迭代不够,直接翻倍。案例默认的 50 × 100 在二维问题上够用,三维以上建议至少 80 × 200。
第三个是搜索边界lb和ub。这是最容易被忽略、又最容易出事的参数,必须严格等于data_gen.m里的采样范围。改了采样范围不改边界,或者改了边界忘了重采样,网络都会在外推区域给出不可信的值。
调参时建议把每次运行的参数和结果记到一张表里,跑上七八组再对比,凭单次结果判断好坏很容易被随机性误导。
4.3 结果怎么读:收敛曲线与最优解对照
跑完之后plot_result.m一般会出两张图,一张是收敛曲线,横轴代数、纵轴当代表现最好个体的函数值;另一张是函数曲面加最优解散点,用来直观确认找到的点是不是真的落在谷底。
收敛曲线是降序的阶梯线,正常情况下前十代下降最快,之后进入缓慢爬坡,最后二十代基本走平。看到三种异常要警觉:曲线从一开始就几乎不动,说明初始化太集中或者种群规模太小;曲线中途突然抬升,说明精英保留没生效,最优解被破坏;曲线持续下降但到最后一代还在陡降,说明迭代次数不够,或者变异率偏高导致种群一直在乱跳。
曲面图那一侧,把 GA 得到的最优个体代回objfun算一次真实函数值,再跟网络预测值对比。两者差距在 1% 以内,说明网络拟合可信;差距很大,说明最优解落在了采样范围边缘或者网络的外推区,这时候要回头查边界设置。这一步我每次都会做,因为网络预测值永远看起来“很合理”,它不会告诉你自己在瞎猜。
5. 避坑与排查:训练不收敛、寻优跑偏、维度错位
这套案例的代码量不大,但踩过的坑一点都不少。下面几条都是能在实际运行中复现的现象,按“看到什么、为什么、怎么办”的顺序写。
5.1 现象:训练集 RMSE 很低,GA 找到的最优解却对不上真实函数值
这是出现频率最高的一条。训练日志里 RMSE 打印出来只有零点零几,看起来网络学得很好,但 GA 报出来的最优函数值跟手算的真实值差一大截。
原因基本是两个。一个是网络外推:GA 的搜索边界大于采样范围,个体跑到网格之外,网络在那里没有任何训练样本支撑,输出完全是凭权重外推出来的,它不会报错,只会给出一个漂亮的错数。另一个是输出归一化没还原:feedforwardnet默认对输入输出都做mapminmax归一化,net(pop')返回的是归一化空间里的值,如果没反变换回来,适应度的量纲和真实函数值就对不上,收敛曲线的绝对数值也没有参考意义。
解决办法是把lb、ub硬性限制在采样范围内,并且用net.outputs{...}.processSettings里保存的参数做反归一化,或者干脆在训练前设置net.outputs{2}.processFcns = {}关掉输出归一化,代价是训练时数值条件差一些。两种做法都行,关键是统一。
5.2 现象:每次运行结果都不一样,有时差好几倍
现象很直观,同一份代码连跑三次,最优解位置和函数值都不相同,偶尔还会跳到另一个峰上。
原因写在算法本身。GA 的初始种群是rand生成的,选择、交叉、变异全部依赖随机数,结果天然带随机性;如果nn_train.m里没有固定种子,网络初始权值也不一样,等于每次连曲面都换了一张。两层随机叠加,结果自然飘。
解决分两步。第一步在训练和寻优脚本开头都加rng(1),让单次结果可复现。第二步是接受随机性这件事本身,做稳定性评估的时候不要只看一次结果,跑十次统计最优值的均值和方差,均值接近真实最优、方差小,才算这套参数靠谱。只跑一次就下结论,翻车概率很高。
5.3 现象:报错 “Matrix dimensions must agree” 或者训练直接卡死
报错位置通常在train那一行,或者fitness里调用net(pop')的时候。
原因是维度约定反了。MATLAB 神经网络工具箱要求输入是“特征 × 样本”,两个自变量就是 2 行 N 列;如果按常见的数据表习惯写成 N 行 2 列,train会把 N 当成特征数,直接跟网络结构对不上。pop在 GA 里是 N 行 2 列(每行一个个体),传给网络前必须转置成 2 行 N 列,fitness.m里那个pop'就是干这个的,漏掉就报维度错。
还有一个隐蔽的变体:output忘记转置成 1×N,MATLAB 会把它当成 N×1,train不报错但训练出来的网络输出维度是 N,后面一切都不对。检查方法是size(input)和size(output)各打印一次,确认是2×N和1×N再往下走。
5.4 现象:收敛曲线锯齿严重,最优值反复退化
曲线不是单调下降,而是上上下下,某一代找到的好解过几代又丢了。
原因是精英保留缺失或者写错位置。案例的原始版本里如果只有选择、交叉、变异三步,当前最优个体有可能在一轮重组中被彻底破坏,新种群的最优值自然比上一代差。另一种写法错误是把精英保留放在循环最开头,用的是上一代已经算过的bestind,顺序错了同样无效。
正确的顺序是:算适应度、记录本代最优、执行选择交叉变异、把本代最优个体覆盖到新种群的第一个位置,最后赋值回pop。这一步做完,收敛曲线一定单调不增,锯齿消失。如果加了精英保留还有锯齿,那就是变异幅度过大,把0.5*randn里的系数降到 0.2 试试。
5.5 现象:改了objfun之后整个流程跑不通
把目标函数换成自己的业务逻辑,采样脚本报错或者train报 NaN。
常见原因是新函数不支持向量化输入。原函数用.^、.*写成矩阵友好的形式,meshgrid传进去能一次算完;换成带if分支、for循环或者调外部程序的函数,矩阵输入直接崩。解决办法是把data_gen.m里的向量化调用改成显式循环:
% 非向量化目标函数的采样写法 input = zeros(2, numel(X1)); output = zeros(1, numel(X1)); k = 0; for i = 1:numel(X1) k = k + 1; input(:,k) = [X1(i); X2(i)]; output(k) = objfun(X1(i), X2(i)); % 逐点调用 end另一个原因是新函数的输出量级差异太大,比如从 0 到 1e6,trainlm在这种尺度下容易发散出 NaN。先对输出做一次缩放,或者在nn_train.m里保留默认的输出归一化,等寻优结束后再反变换回来。
6. 二次开发:把二维演示改成多维约束优化与批量实验
这套案例真正的价值不在那个 Rastrigin 函数,而在它给出的三段式骨架:采样造数据、训练代理模型、种群搜索。把这套骨架套到自己的问题上,改动集中在三个位置,其余代码基本不用动。
第一处是objfun.m和data_gen.m的维度。案例写死了两个变量,要扩到 D 维,把meshgrid换成拉丁超立方采样更合适,因为 D 维网格的样本数是指数爆炸的,5 个变量每个取 20 个点就是 320 万样本,根本训不动。改成lhsdesign(N, D)生成 N 个散布更均匀的样本点,N 取 2000 到 5000 就够。对应的fitness.m里pop'会自动变成 D×N,网络输入层维度跟着input走,不用手动改。
% 多维采样:用拉丁超立方替代网格 D = 5; N = 3000; X = lhsdesign(N, D); % N×D,0~1 均匀分布 X = repmat(lb, N, 1) + X .* repmat(ub-lb, N, 1); Y = zeros(1, N); for i = 1:N Y(i) = objfun(X(i,:)); % 逐点求值,适合黑箱函数 end input = X'; output = Y; % 转成工具箱要求的列排布第二处是约束。案例是纯无约束寻优,实际业务里参数往往有物理范围、总量约束、互斥条件。最简单的做法是在fitness.m里加惩罚项:越界或者违反约束的个体,适应度加一个大常数,让它自然被淘汰。
function fit = fitness_con(pop, net, lb, ub, penalty) pred = net(pop')'; % N×1 vio = sum(max(0, lb - pop), 2) + sum(max(0, pop - ub), 2); fit = pred + penalty * vio; % 违反约束越重,适应度越差 endpenalty取目标函数值量级的 10 到 100 倍比较合适,太小约束不住,太大会让种群一开始就全部挤在可行域边界。这套写法比ga工具箱自带的约束接口好改,也更适合嵌进自己的流程里。
第三处是代理模型的可替换性。fitness.m里唯一的依赖是net这个对象和它的调用方式net(x)。想换成随机森林、高斯过程或者梯度提升,只要保证新模型支持矩阵输入、输出维度是 1×N,ga_opt.m一行都不用改。这也解释了为什么值得把适应度函数单独抽一个文件,耦合面越小,替换成本越低。
批量实验这块我踩过一次坑。为了对比不同隐层结构的效果,写了个外层循环反复调nn_train和ga_opt,结果跑了两个小时发现所有结果一模一样。原因是rng(1)写在了脚本里,每次循环都重置到同一个种子,网络初始权值和初始种群完全相同,参数换了等于没换。后来改成在循环外层设置一次种子、内层用rng('shuffle')或者干脆传不同种子进去,才拿到有意义的对比数据。
| 改造方向 | 要动的文件 | 关键改动 | 验证方式 |
|---|---|---|---|
| 升到多维 | data_gen.m | 网格换拉丁超立方 | 检查网络输入层维度与样本行数 |
| 加约束 | fitness.m | 越界惩罚项 | 最优解必须落在可行域内 |
| 换代理模型 | fitness.m | 替换net(x)调用 | 新旧模型在同一测试集比 RMSE |
| 批量对比 | 外层脚本 | 种子在循环外设置一次 | 各组结果不能完全一致 |
从那以后我每次做参数扫描,都强制在循环第一行打印一次当前种子,并且在结果表里带上一列种子值,看到两组结果分毫不差就立刻回头查是不是种子撞了。这种低级错误排查起来最费时间,防住一次能省半天。希望帮到你。
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