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最適化モジュールアップデート


最適化モジュールのユーザー向けに, COMSOL Multiphysics® バージョン 6.3 では, 時間依存最適化の堅牢性と速度が向上し, 新しい効率的なグローバル最適化 (EGO) ソルバーといくつかの新しいチュートリアルモデルが提供されます. これらの更新の詳細については, 以下をご覧ください.

時間依存最適化

時間依存の問題の勾配ベースの最適化アルゴリズムが, 離散随伴法を使用するように改善されました. これは, COMSOL® ソフトウェアですべての定常勾配計算が実行される方法と同様に機能します. 以前の連続随伴アルゴリズムも引き続き使用できますが, この離散随伴法はより堅牢で, 精度が高く, 高速です. 両方のアルゴリズムで順方向解の再計算が必要になる場合がありますが, これらの再計算の堅牢性が大幅に改善されていることに注意してください. さらに, 新しい方法では, 内部点最適化 (IPOPT) またはスパース非線形最適化 (SNOPT) 最適化ソルバーを使用してパラメーター推定に使用すると, 時間内の測定点の数に等しい速度向上が実現します.

最適化ソルバーノードが強調表示されたモデルビルダー, 対応する設定ウィンドウ, およびグラフィックスウィンドウに表示されたトレンチプロファイルが表示されている COMSOL Multiphysics ユーザーインターフェース.
時間依存問題の勾配ベースの最適化の高度な設定は, 最適化ソルバーの勾配法として随伴法を選択することでアクセスできます. デフォルト設定は堅牢であるため, 通常は調整は不要であり, 追加の利点はほとんどありません.

効率的なグローバル最適化

効率的なグローバル最適化 (EGO) ソルバーが, 最適化スタディステップに新しい勾配フリー最適化ソルバーとして追加されました. このソルバーは, ベイズ最適化を使用して, 目的が適切な領域で精度を重視するサロゲートモデルを構築します. 以前のバージョンのローカルソルバー (二次近似による境界最適化 (BOBYQA) ソルバーなど) は, このソルバーよりも高速ですが, 場合によっては, EGO ソルバーの方が一貫して目的の値が優れていることがあります. EGO ソルバーでは, 制御パラメーターの境界が必要ですが, 初期値とスケールは使用されません. 最適化後にガウス応答面を検査することができ, これは, 目的がさまざまな領域での摂動に対してどの程度敏感であるかを評価するのに役立ちます. ソルバーは, 不確実性定量化モジュールと機能と設定を共有しますが, 最適化モジュールのライセンスのみが必要です.

最適化ノードが強調表示されたモデルビルダー, 対応する設定ウィンドウ, およびグラフィックウィンドウに表示された蝶ネクタイアンテナモデルの COMSOL Multiphysics ユーザーインターフェース.
EGO ソルバーは最適化スタディステップで使用できます. 制御変数ごとの初期サンプル数を増やすと, グローバル最適値を特定する可能性が高まります. 別の (ローカル) 勾配フリーソルバーに切り替えて, 設定ウィンドウの続行ボタンを使用して最適化を続行すると, 結果がさらに改善されます.

固有値最適化

バージョン6.3では, 非線形固有値問題のサポートが追加され, 定常固有周波スタディステップを含む固有値最適化の既存の機能と互換性があります. また, 最適化のコンテキストで役立つ, 固有値のソートとフィルタリングのための新しいツールもあります.

モデルビルダーを表示し, 定常固有周波ノードを強調表示した状態, 対応する設定ウィンドウ, およびグラフィックスウィンドウのシェルモデルを表している COMSOL Multiphysics ユーザーインターフェース.
固有値解のソートとフィルタリングの設定は, 定常固有周波数スタディステップを含むいくつかのスタディステップで使用できます.

離散随伴ソルバータイプ

最適制御と時間依存パラメーター推定に, 新しい時間離散随伴ソルバータイプが利用できます. このソルバータイプは離散感度法に基づいており, 時間依存ソルバーを使用した勾配ベースの最適化の堅牢性, 精度, パフォーマンスが向上します.

過渡パラメーター推定問題では, SNOPT または IPOPT ソルバーで大幅な速度向上が実現します. この高速化は, 測定点ごとに個別に計算するのではなく, 目的全体の集約感度が1回のパスで計算されるためです. 以前の連続感度法も引き続き利用できますが, 過渡最適化のデフォルトではなくなりました.

離散法と連続法の両方で, チェックポイント処理によってメモリ消費が削減されます. チェックポイント処理では, 前進解の再計算が行われます. さらに, 前進解の処理に使用できる新しい Out-of-core オプションがあり, 代わりに一時的なディスク領域を使用して再計算を回避します.

形状最適化ノードが強調表示されたモデルビルダー, 対応する設定ウィンドウ, およびグラフィックスウィンドウの化学エッチングモデルを表している COMSOL Multiphysics ユーザーインターフェース.
エッチングの結果として対称的なトレンチを得ることを目的とする化学エッチングプロセスの最適化のための時間依存スタディステップを使用した形状最適化スタディステップの設定.

その他の改善

以前のバージョンでは, 自由形状境界機能と自由形状シェル機能は, すべての対称境界または対称境界なしで、法線の連続性を維持することをサポートしていました. このバージョンでは, これらの機能が更新され, 対称性を維持する境界を選択できるようになりました. 多項式境界機能と多項式シェル機能も更新され, 3Dの固定エッジで法線を維持するサポートが追加されました. さらに, 制御関数機能が改善され, 非均一な初期値のサポートと再設計されたユーザーインターフェースがサポートされました. 最後に, グローバル最小二乗目的関数機能がグローバル定義に移動されました.

制御関数ノードがハイライトされたモデルビルダー, 対応する設定ウィンドウ, およびグラフィックスウィンドウの1Dプロットを示す COMSOL Multiphysics ユーザーインターフェース.
制御関数機能では, 物理量, 非均一な初期値, 外挿設定がサポートされるようになりました.

新しいチュートリアルモデル

COMSOL Multiphysics® バージョン 6.3 では, 最適化モジュールにいくつかの新しいチュートリアルモデルが追加されました.