MAiNGO – McCormick-basierter Algorithmus für gemischt ganzzahlig nichtlinearer Optimierung

• Antragsteller: Professor Alexander Mitsos, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik ; Mathematik ; Softwaretechnik und Programmiersprachen
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 442664501

Das Ziel dieses Projekt ist die Bereitstellung und Entwicklung einer neuartigen und zuverlässigen open-source Software für die deterministisch globale Optimierung von gemischt ganzzahligen nichtlinearen Optimierungsproblemen. Eine erste Version von MAiNGO wird bereits am Lehrstuhl für Systemverfahrenstechnik der RWTH Aachen University mit dem Ziel einer open-source Publikation entwickelt. Im Gegensatz zu anderen deterministisch globalen state-of-the-art Lösern führt MAiNGO alle Berechnung in dem Raum der ursprünglichen, d.h., von dem Nutzer gesetzten, Optimierungsvariablen. Dies wird einerseits durch eine besondere Modellierungsweise und andererseits durch Anwendung von den sogenannten McCormick Relaxierungen ermöglicht. Die McCormick Relaxierungen werden mit Hilfe der open-source Bibliothek MC++ berechnet. MAiNGO verfügt außerdem über eine spezialisierte Heuristik zur Verbesserung von McCormick Relaxierungen und spezialisierte Relaxierungen für verschiedene Funktionen (einschließlich relevanten Funktionen in der Verfahrenstechnik). Wir haben bereits gezeigt, dass MAiNGO große Vorteile bei Problemen mit einer reduced-space Formulierung aufweist. Reduced-space Formulierungen können zum Beispiel in der Fließbildoptimierung oder datengetriebener Optimierung mit künstlichen neuronalen Netzwerken verwendet werden MAiNGO kann von aktiven Forschern genutzt, angepasst und aktiv weiterentwickelt werden. Derzeit ist MAiNGO noch ein Prototyp und braucht noch eine vollständige Dokumentation und Testroutinen. Die Software muss außerdem auf bereits veröffentlichten Benchmarks getestet werden. Die Entwicklung von Interfaces zu breit genutzten Programmiersprachen und Modellierungsumgebungen ist auch Eines der Ziele dieses Projekts.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen