2014-10-20 104 views
1

我正在使用Python软件包“deap”来解决遗传算法的一些多目标优化问题。这些功能可能非常昂贵,并且由于GA的进化性质,它的复杂性非常快。现在这个包确实有一些支持,以允许演化计算与多进程并行化。将多进程池内循环(进程间共享内存)

但是,我想更进一步并多次运行优化,并在一些优化参数上使用不同的值。例如,我可能想用权值的不同值来解决优化问题。

这似乎是一个非常自然的循环案例,但问题是这些参数必须在程序的全局范围内定义(即在“main”函数之上),以便所有子进程都知道参数。下面是一些伪代码:

# define deap parameters - have to be in the global scope 
toolbox = base.Toolbox() 
history = tools.History() 
weights = [1, 1, -1] # This is primarily what I want to vary 
creator.create("Fitness",base.Fitness, weights=weights) 
creator.create("Individual", np.ndarray, fitness=creator.Fitness) 

def main(): 
    # run GA to solve multiobjective optimization problem 
    return my_optimized_values 

if __name__=='__main__': 
    ## What I'd like to do but can't ## 
    ## all_weights = list(itertools.product([1, -1],repeat=3)) 
    ## for combo in all_weights: 
    ##  weights = combo 
    ## 
    pool = multiprocessing.Pool(processes=6) 
    # This can be down here, and it distributes the GA computations to a pool of workers 
    toolbox.register("map",pool.map) 
    my_values = main() 

我已经研究了各种可能,如multiprocessing.Value,多的悲怆叉,和其他人,但最终总会有与子进程读取个人类问题。

我在deap用户组中提出了这个问题,但它不像SO那么大。另外,在我看来,这更像是一个概念性的Python问题,而不是一个特定的问题。我目前解决这个问题的方法是多次运行代码,每次更改一些参数定义。至少在这种情况下,GA计算仍然是并行的,但它确实需要比我想要的更多的手动干预。

任何意见或建议,非常感谢!

回答

0

使用initializer/initargs关键字参数为Pool可为每次运行需要更改的全局变量传递不同的值。 initializer函数将在其启动后立即调用initargs作为其Pool中每个工作进程的参数。您可以将您的全局变量设置为所需的值,并且在池的整个生命周期内,它们将在每个子内部正确设置。

你需要为每个运行不同Pool,但不应该是一个问题:

toolbox = base.Toolbox() 
history = tools.History() 
weights = None # We'll set this in the children later. 



def init(_weights): 
    # This will run in each child process. 
    global weights 
    weights = _weights 
    creator.create("Fitness",base.Fitness, weights=weights) 
    creator.create("Individual", np.ndarray, fitness=creator.Fitness) 


if __name__=='__main__': 
    all_weights = list(itertools.product([1, -1],repeat=3)) 
    for combo in all_weights: 
     weights = combo 
     pool = multiprocessing.Pool(processes=6, initializer=init, initargs=(weights,)) 
     toolbox.register("map",pool.map) 
     my_values = main() 
     pool.close() 
     pool.join() 
+0

感谢您的快速结果。这是我的结果:TypeError:不能实例化抽象的 deap。creator.Fitness'>与抽象属性权重。创作者需要有明确的权重。 如果我移动“init”函数中的所有创建者的东西(并添加一个相应的全局工具箱),那么我得到的错误如AttributeError:'NoneType'对象没有属性'装饰器'等。工具箱类有几个在此工具箱= Toolbox()声明之后的“init”函数内部的“注册”和“装饰”方法(为了简洁起见,此处省略)。 – hobscrk777 2014-10-20 16:42:54

+0

@ user3325401好的,我刚刚下载了'deap',并得到了这个例子的工作(见上面的编辑)。尽管没有看到您的实际代码,但我不知道它是否适用于您。我们的想法是只设置依赖'init'内的'weights'的值,并在父进程中执行其他所有操作。 – dano 2014-10-20 16:48:22

+0

再次感谢。但第二点,我认为问题在于工具箱类注册了GA流程中使用的一些功能。例如,在全局范围内,我定义了这样的东西:“toolbox.register(”population“,tools.initRepeat,list,toolbox.individual)”。然后在主函数中执行所有GA函数,我实际从函数“toolbox.population(n = numIndividuals)”中抽取“ ”如果我将toolbox.register语句移动到init函数中,那么错误我得到的是“AttributeError:'工具箱'对象没有属性'人口'”。 – hobscrk777 2014-10-20 16:59:18

0

我也一直不舒服DEAP的利用全球范围内的,而且我觉得我有为您提供替代解决方案。

可以在每个循环迭代中导入每个模块的不同版本,从而避免对全局范围的依赖。

this_random = importlib.import_module("random") 
this_creator = importlib.import_module("deap.creator") 
this_algorithms = importlib.import_module("deap.algorithms") 
this_base = importlib.import_module("deap.base") 
this_tools = importlib.import_module("deap.tools") 

据我所知,这似乎与多处理有关。

作为一个例子,下面是DEAP的onemax_mp.py版本,它避免了将全部DEAP文件放在全局范围内。我在__main__中包含了一个循环,它改变了每次迭代的权重。 (第一次使用的次数最大,第二次最少。)一切正常,多处理。

#!/usr/bin/env python2.7 
# This file is part of DEAP. 
# 
# DEAP is free software: you can redistribute it and/or modify 
# it under the terms of the GNU Lesser General Public License as 
# published by the Free Software Foundation, either version 3 of 
# the License, or (at your option) any later version. 
# 
# DEAP is distributed in the hope that it will be useful, 
# but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of 
# MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the 
# GNU Lesser General Public License for more details. 
# 
# You should have received a copy of the GNU Lesser General Public 
# License along with DEAP. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>. 

import array 
import multiprocessing 
import sys 

if sys.version_info < (2, 7): 
    print("mpga_onemax example requires Python >= 2.7.") 
    exit(1) 

import numpy 
import importlib 


def evalOneMax(individual): 
    return sum(individual), 


def do_onemax_mp(weights, random_seed=None): 
    """ Run the onemax problem with the given weights and random seed. """ 

    # create local copies of each module 
    this_random = importlib.import_module("random") 
    this_creator = importlib.import_module("deap.creator") 
    this_algorithms = importlib.import_module("deap.algorithms") 
    this_base = importlib.import_module("deap.base") 
    this_tools = importlib.import_module("deap.tools") 

    # hoisted from global scope 
    this_creator.create("FitnessMax", this_base.Fitness, weights=weights) 
    this_creator.create("Individual", array.array, typecode='b', 
         fitness=this_creator.FitnessMax) 
    this_toolbox = this_base.Toolbox() 
    this_toolbox.register("attr_bool", this_random.randint, 0, 1) 
    this_toolbox.register("individual", this_tools.initRepeat, 
          this_creator.Individual, this_toolbox.attr_bool, 100) 
    this_toolbox.register("population", this_tools.initRepeat, list, 
          this_toolbox.individual) 
    this_toolbox.register("evaluate", evalOneMax) 
    this_toolbox.register("mate", this_tools.cxTwoPoint) 
    this_toolbox.register("mutate", this_tools.mutFlipBit, indpb=0.05) 
    this_toolbox.register("select", this_tools.selTournament, tournsize=3) 

    # hoisted from __main__ 
    this_random.seed(random_seed) 
    pool = multiprocessing.Pool(processes=4) 
    this_toolbox.register("map", pool.map) 
    pop = this_toolbox.population(n=300) 
    hof = this_tools.HallOfFame(1) 
    this_stats = this_tools.Statistics(lambda ind: ind.fitness.values) 
    this_stats.register("avg", numpy.mean) 
    this_stats.register("std", numpy.std) 
    this_stats.register("min", numpy.min) 
    this_stats.register("max", numpy.max) 

    this_algorithms.eaSimple(pop, this_toolbox, cxpb=0.5, mutpb=0.2, ngen=40, 
          stats=this_stats, halloffame=hof) 

    pool.close() 

if __name__ == "__main__": 
    for tgt_weights in ((1.0,), (-1.0,)): 
     do_onemax_mp(tgt_weights)