Optimalisatie is een kerngebied binnen kunstmatige intelligentie (AI) en toegepaste wiskunde, met als doel de best mogelijke oplossing voor een gegeven probleem te vinden aan de hand van één of meer kwantitatieve criteria. Binnen AI draait optimalisatie vaak om het aanpassen van modelparameters om een kosten- of verliesfunctie te minimaliseren, of om het optimaal toewijzen van middelen om een doel te bereiken. Optimalisatie onderscheidt zich van technieken als brute force of heuristiek door gebruik te maken van formele wiskundige methoden om een optimale of bijna-optimale oplossing te garanderen. Het werkt via algoritmen die de oplossingsruimte verkennen en kandidaten volgens strikte regels steeds verder verbeteren.
Toepassingen en voorbeelden
In machine learning wordt optimalisatie gebruikt om tijdens training de gewichten van een neuraal netwerk aan te passen. Andere toepassingen zijn optimale routeplanning voor autonome voertuigen, intelligente energiemanagement, logistiek, en het maximaliseren van beleggingsportefeuilles onder restricties. Ook geautomatiseerd ontwerp van complexe systemen maakt gebruik van optimalisatietechnieken.
Belangrijkste softwaretools, bibliotheken en frameworks
Veelgebruikte tools zijn onder andere de wetenschappelijke Python-bibliotheek SciPy, die diverse optimalisatiesolvers bevat, en CVXPY voor convex optimalisatie. In machine learning bieden TensorFlow en PyTorch ingebouwde optimalisatoren zoals SGD, Adam en RMSProp. Voor grootschalige lineaire en combinatorische optimalisatie zijn Gurobi, CPLEX en Google OR-Tools toonaangevend.
Recente ontwikkelingen en trends
Optimalisatie profiteert van ontwikkelingen in gedistribueerd en quantum computing, waarmee grotere en complexere problemen aangepakt kunnen worden. Recente trends zijn differentieerbare optimalisatie, Bayesiaanse optimalisatie voor automatische hyperparameterafstemming en hybride methoden die deep learning combineren met klassieke optimalisatie. De integratie in autonome systemen en de opkomst van open source solvers zijn eveneens belangrijk.