Was ist simuliertes Glühen?
Simuliertes Tempern ist eine Computertechnik, die eine gute, wenn auch nicht unbedingt optimale Lösung für ein Problem finden kann. Es wird so genannt, weil es den metallurgischen Glühprozess nachahmt. Bei Metallen ist das Tempern der Prozess der Reinigung, indem das Metall erhitzt und dann langsam abgekühlt wird. Das Computerprogramm "bereinigt" den Lösungsraum, bis nur noch die besten oder nahezu besten Lösungen übrig sind.
Es gibt zwei kritische Faktoren, die der Benutzer eines simulierten Glühprogramms angeben muss: die Starttemperatur oder den Prozentsatz der schlechteren Lösungen, die untersucht werden können; und die Abkühlrate, die die Rate ist, mit der dieser Prozentsatz verringert wird. Eine niedrige Starttemperatur endet oft mit einem Ergebnis, das weit vom Optimum entfernt ist. Das Starten bei sehr hohen Temperaturen kann dazu führen, dass die Suche viel länger dauert als erforderlich. In ähnlicher Weise führt eine zu hohe Abkühlungsrate zu schlechten Ergebnissen, während eine sehr niedrige Abkühlungsrate zu einem Programm führt, das sehr lange läuft.
Der "Hochtemperatur" -Zustand für das simulierte Glühprogramm ist eine Einstellung, die es ermöglicht, eine breite Palette von Lösungen zu betrachten, einschließlich vieler, die schlechter sind als die Lösungen, die es bereits gefunden hat. Der Computer darf sich viele Lösungen ansehen, die schlechter sind als die aktuelle Lösung, um zu vermeiden, dass ein lokales Minimum eingehalten wird, das wesentlich schlechter ist als das beste. Als Beispiel kann man sich vorstellen, von der Spitze eines Hügels oder Berges mit dem Ziel zu beginnen, die Basis zu erreichen. Auf dem Weg kann es zu Schluchten oder Abgründen kommen. Wenn der Computer nicht weit genug bergauf geht, um herauszukommen, bleibt er hängen, obwohl er sich nicht in der Nähe der Basis befindet.
Wie weit das Programm bergauf gehen kann, wird durch den Prozentsatz der schlechteren Lösungen bestimmt, die das Programm untersuchen darf. Im Laufe der Zeit werden immer bessere Lösungen gefunden und das Risiko einer tiefen Kluft verringert, sodass der Prozentsatz schlechterer Lösungen, die der Computer untersuchen kann, verringert wird. Das Verringern dieses Anteils wird als "Abkühlen" bezeichnet. Wenn die Temperatur einen voreingestellten Bruchteil erreicht, der nicht 0 sein muss, endet die Suche.
Der Grund für die Verwendung von simuliertem Tempern oder anderen Suchtechniken mit künstlicher Intelligenz besteht darin, die für die Suche nach einer nahezu optimalen Lösung erforderliche Zeit auf ein überschaubares Maß zu reduzieren. Bei vielen Problemen kann eine umfassende Suche - das Testen jeder möglichen Lösung gegen eine mögliche Lösung - Monate oder Jahre dauern. Die bekannteste Alternative zum simulierten Tempern sind genetische Algorithmen. Andere beliebte Suchalgorithmen für künstliche Intelligenz umfassen Ameisenkolonieoptimierung, Partikelschwarmoptimierung, Nächster Nachbar und Bayes'sche Klassifikatoren.