5.6 Protokollierung von Daten und Ergebnissen

Die Protokollierung von Daten und Ergebnissen kann in drei Bereiche unterteilt werden:

• Ausgabe von Daten auf den Bildschirm während eines Laufs,
• Ausgabe von Daten in eine Textdatei zur späteren Auswertung,
• Ausgabe von Daten in eine binäre Datei zur späteren Auswertung.

Diese drei Bereiche unterscheiden sich signifikant im Umfang der Daten, die pro Schritt ausgegeben oder abgespeichert werden. Die Ausgabe auf den Bildschirm ist durch die Größe dieses Mediums stark beschränkt. Hier sollten nur die wichtigsten Daten, die etwas über den Fortschritt der Berechnungen aussagen, ausgegeben werden. Die Daten, die in einer vom Anwender direkt lesbaren Textdatei gespeichert werden, können deutlich umfangreicher sein. Genau betrachtet, ist die Ausgabe in eine Textdatei eine Erweiterung der Ausgabe auf den Bildschirm. Bei der Ausgabe von Daten in eine maschinenlesbare binäre Datei hängt der Umfang der ausgegebenen Daten nur vom Speicherplatz ab. Diese Variante dient dazu, all die Daten abzuspeichern, die für eine spätere detaillierte Auswertung eines oder mehrerer Läufe notwendig sind. Je nach Aufgabenstellung kann der Datenumfang dem von der Ausgabe in die Textdatei entsprechen, wird aber meist um Größenordnungen umfangreicher sein.

Zur Ausgabe auf den Bildschirm haben sich die folgenden Daten bewährt:

• zu Beginn des Laufs:
• alle Parameter des Evolutionären Algorithmus,
• problemspezifische Parameter.
• für jede Generation (tabellarisch):
• Nummer der Generation,
• Anzahl der Zielfunktionsaufrufe,
• Zielfunktionswert des besten Individuums,
• Reihenfolge (und Größe) der Unterpopulationen (nur bei unterschiedlichen Strategien bzw. Konkurrenz),
• Abstand zu einem der definierten Abbruchskriterien (prozentualer Verlauf).
• am Ende des Laufs:
• Zielfunktionswert des besten Individuums und in welcher Generation es gefunden wurde,
• Variablen des besten Individuums,
• Grund des Abbruchs der Berechnungen mit Angabe der Generationen und Rechenzeit.

Die Ausgabe in eine Textdatei ist fast identisch zur Ausgabe auf den Bildschirm. Hier werden jedoch zusätzlich je Generation die Variablen des besten Individuums mit ausgegeben. Wenn weitere Maßzahlen für den Zustand der Population berechnet werden, so sollten diese hier auch ausgegeben werden (Diversität, Fixierung, Inzucht, u.a.).

Die Ausgabe auf den Bildschirm und die Speicherung haben beide eine ähnliche Aufgabe. Mit diesen Angaben ist einmal eine gute Kontrolle der fortschreitenden Berechnungen möglich und durch die Speicherung in eine Textdatei eine problemlose spätere Auswertung. Durch die Speicherung der wichtigsten Angaben erfolgt gleichzeitig eine Dokumentation der durchgeführten Berechnungen.

Die Speicherung von Daten im binären Format dient der späteren detaillierten Auswertung. Dies betrifft insbesondere die grafische Auswertung. Dazu müssen all die Daten gespeichert werden, die für die Visualisierung benötigt werden.

Zur Speicherung in einer binären Datei sind die folgenden Daten notwendig:

• Daten für jede (oder alle x) Generation:
• Variablen aller Individuen einer Generation,
• Zielfunktionswerte aller Individuen einer Generation.
• Daten für einen Lauf:
• Variablen des besten Individuums je Generation,
• Zielfunktionswerte des besten Individuums je Generation,
• Reihenfolge und Größe der Unterpopulationen,
• Index mit den Generationen, zu denen Daten gespeichert wurden.

Durch die Speicherung von Daten im binären Format sind die spätere komfortable Auswertung und speziell Visualisierung des Verlaufs sowie der Ergebnisse eines Laufs möglich. Gleichzeitig werden dadurch die Möglichkeiten der genauen Dokumentation des Verlaufs und der Ergebnisse verbessert.

Die hier vorgestellten drei Stufen der Protokollierung von Daten und Ergebnissen erlauben eine einfache und vollständige Aufzeichnung aller relevanten Daten eines Laufs. Damit können der Fortschritt eines Laufs genau beobachtet und eine ausführliche Auswertung vorgenommen werden. Je nach den Anforderungen und der Tiefe, mit der ein Problem behandelt werden soll, können eine der Methoden, zwei miteinander kombinierte oder alle drei zur Anwendung kommen.

Diese Dokument ist Teil der Dissertation von Hartmut Pohlheim "Entwicklung und systemtechnische Anwendung Evolutionärer Algorithmen". This document is part of the .
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