nloptr项目在nlopt 2.9.0+版本下的测试失败问题分析

nloptr项目在nlopt 2.9.0+版本下的测试失败问题分析

nloptr nloptr provides an R interface to NLopt, a free/open-source library for nonlinear optimization providing a common interface to a number of different optimization routines which can handle nonlinear constraints and lower and upper bounds for the controls. 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/nl/nloptr

nloptr作为R语言中一个重要的非线性优化接口包，近期在升级到nlopt 2.9.0及以上版本后出现了测试失败的情况。本文将从技术角度分析这一问题，并探讨解决方案。

问题现象

当nloptr项目构建并运行测试套件时，在nlopt 2.9.0及以上版本环境下，两个特定的测试用例会失败。这两个测试都涉及AUGLAG算法（一种使用两层优化器的算法）：

1. 测试文件test-nloptr.R第122行的测试用例
2. 测试文件test-nloptr.R第144行的测试用例

失败的具体表现为：测试期望优化器返回状态status>0（表示某种失败状态），但实际上返回了-4（NLOPT_ROUNDOFF_LIMITED），表示由于舍入误差导致优化算法中断。

技术分析

从错误信息可以看出，优化过程最终以NLOPT_ROUNDOFF_LIMITED状态终止。这是nlopt定义的一种特殊状态，表示由于浮点舍入误差导致优化算法无法继续精确计算，但返回的结果可能仍然有用。

具体到这两个测试用例：

1. 第一个测试使用NLOPT_LN_AUGLAG_EQ算法（基于导数的AUGLAG算法）配合本地NLOPT_LN_COBYLA算法
2. 第二个测试使用NLOPT_LD_AUGLAG_EQ算法（不基于导数的AUGLAG算法）配合同样的本地算法

两个测试都设置了相对容差xtol_rel=1e-6和最大评估次数maxeval=10000。优化器在达到最大评估次数前就因舍入误差而终止。

解决方案讨论

项目维护者和贡献者经过讨论，提出了几种可能的解决方案：

1. 调整容差参数：尝试修改xtol_rel或其他容差参数，避免优化器过于接近机器精度而触发舍入误差警告。

2. 修改测试预期：考虑到NLOPT_ROUNDOFF_LIMITED也是一种有效的终止状态，可以修改测试条件接受这种状态。

3. 暂时注释掉问题测试：作为临时解决方案，可以先注释掉这两个测试用例，待后续深入研究后再修复。

4. 修改优化问题：选择另一个不会导致浮点精度问题的测试优化问题。

影响范围

这个问题不仅影响nloptr本身，还影响了依赖它的其他R包，如lme4和glmmTMB。特别是在CRAN的Fedora构建机器升级nlopt版本后，这一问题变得更加突出。

最终处理

项目维护者最终决定：

1. 调整测试条件或暂时注释掉问题测试
2. 准备新版本提交CRAN
3. 后续深入研究AUGLAG算法在最新nlopt版本中的行为变化

这个问题也提醒我们，在数值优化领域，算法实现版本的升级可能会带来微妙的数值行为变化，需要特别注意测试用例的设计和预期结果的设置。

nloptr nloptr provides an R interface to NLopt, a free/open-source library for nonlinear optimization providing a common interface to a number of different optimization routines which can handle nonlinear constraints and lower and upper bounds for the controls. 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/nl/nloptr