Universiteit Leiden

nl en

Leiden in de prijzen voor computational intelligence

Het Leiden Institute of Advanced Computer Science feliciteert alumnus Pepijn van Heiningen en de met de Technische Hochschule Köln gedeelde promovenda Samineh Bagheri. Allebei wonnen ze afgelopen week op het SSCI 2016 congres over computational intelligence in Athene een award voor de hoge kwaliteit van hun papers.

'Compleet verrast'

Pepijn van Heiningen studeerde computer science aan de Universiteit Leiden. Afgelopen januari studeerde hij cum laude af. Sindsdien werkt hij als analist bij logistiek adviesbureau DENC. Over de resultaten van zijn afstudeeronderzoek schreef Van Heiningen met zijn begeleiders een wetenschappelijk artikel, dat hij publiceerde op SSCI 2016.

‘Wij wonnen de Best Runner Up Award, ofwel de tweede prijs van het hele congres, met in totaal 460 ingezonden artikelen. Ik was compleet verrast en geschokt, omdat er zoveel andere onderzoekers waren. Ze vroegen me om naar voren te komen en iets te zeggen. Ik kon niets meer uitbrengen dan ‘Ik kan het niet geloven’ en ‘Enorm veel dank’. Een fantastische ervaring.’

Eén scriptie, 9900 tests

Van Heiningens onderzoek is geëerd omdat het inzicht geeft in de werking van verschillende meta-modellen voor optimalisatie-algoritmes. ‘In de industrie worden processen of producten vaak geoptimaliseerd met algoritmes. Denk bijvoorbeeld aan een auto, waarbij je wilt dat hij lichter wordt, maar ook zo veilig mogelijk blijft. En zo zijn er nog heel veel eigenschappen die je wilt optimaliseren. Daardoor kost het heel veel tijd en rekenkracht om een complete run te doen met optimalisatie-algoritmes. Meta-modellen van deze simulatoren proberen dit te versnellen.’

‘Mijn scriptie is een grote vergelijkende studie van verschillende metamodellen. Ik keek naar Decision Tree, Random Forests, Kriging en Support Vector Regression. Ik heb onderzocht wat er gebeurt als het aantal dimensies groeit en of de ene techniek dan voordelen heeft boven de ander. Verder heb ik gekeken wat de invloed van de verdeling is en hoeveel samples er nodig zijn voordat het goed werkt. Al met al waren het 9900 verschillende tests.’

Gratis lunch?

‘De ondertitel van de publicatie is: ‘How expensive is your lunch?’. Van Heiningen: ‘Er bestaat zoiets als de No free lunch theorem. Die zegt dat er geen model bestaat dat altijd beter is dan alle andere op alle benchmarks. Iedere benchmark zal dus een eigen variant hebben die het beste werkt. Vandaar de ondertitel, want we vergelijken wel modellen met elkaar, maar eigenlijk dachten we al te vinden dat er niet één het beste ging worden. We wilden dus weten hoe duur of moeilijk het was om deze methode toe te passen.’

Vergelijkbare modellen

Samineh Bagheri maakt voor haar promotieonderzoek gebruik van vergelijkbare metamodellen, ook al noemt ze ze liever ‘surrogate modellen’. Bagheri werkt aan de Universiteit voor Toegepaste Wetenschappen in Keulen, met Thomas Bäck van het Leiden Institute of Advanced Computer Science als promotor. Op het congres in Athene won Bagheri de Best Paper Award voor promovendi.

Online selectie

Ook Bagheri verduidelijkt haar werk met een voorbeeld van veilige auto’s. ‘Hoe kunnen we testen of een auto die zuiniger rijdt, nog steeds even veilig is? Eén oplossing is om hem tegen een muur te laten crashen. Maar dat is duidelijk geen goed idee, omdat het superduur is. Een andere oplossing is om geavanceerde computersimulaties te doen. Maar die zijn weer heel tijdrovend. Elk nieuwe auto-ontwerp zou een hele dag kosten om te testen. Dus wat doen we? We gebruiken surrogate modellen: goedkope wiskundige modellen die ons optimalisatieproces kunnen simuleren.’

‘Helaas is het niet gemakkelijk om het juiste model te kiezen. Daarom hebben wij een algoritme voorgesteld dat automatisch het beste model kiest uit een lijst van modellen. Dat gebeurt online en steeds opnieuw tijdens elke stap van het proces.’

Publicaties

S. Bagheri, W. Konen, Th. Bäck: Online Selection of Surrogate Models for Constrained Black Box Optimization. In: IEEE Symposium Series on Computational Intelligence, Athens, Greece, Dec. 6-9, 2016. IEEE Press, Piscataway, NJ, 2016.

P. van Heiningen, B. van Stein, Th. Bäck: A Framework for Evaluating Meta-Models for Simulation-Based Optimization. In: IEEE Symposium Series on Computational Intelligence, Athens, Greece, Dec. 6-9, 2016. IEEE Press, Piscataway, NJ, 2016.