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Abstract - GigaEvo: An Open Source Optimization Framework Powered By LLMs And Evolution Algorithms
Recent advances in LLM-guided evolutionary computation, particularly AlphaEvolve (Novikov et al., 2025; Georgiev et al., 2025), have demonstrated remarkable success in discovering novel mathematical constructions and solving challenging optimization problems. However, the high-level descriptions in published work leave many implementation details unspecified, hindering reproducibility and further research. In this report we present GigaEvo, an extensible open-source framework that enables researchers to study and experiment with hybrid LLM-evolution approaches inspired by AlphaEvolve. Our system provides modular implementations of key components: MAP-Elites quality-diversity algorithms, asynchronous DAG-based evaluation pipelines, LLM-driven mutation operators with insight generation and bidirectional lineage tracking, and flexible multi-island evolutionary strategies. In order to assess reproducibility and validate our implementation we evaluate GigaEvo on challenging problems from the AlphaEvolve paper: Heilbronn triangle placement, circle packing in squares, and high-dimensional kissing numbers. The framework emphasizes modularity, concurrency, and ease of experimentation, enabling rapid prototyping through declarative configuration. We provide detailed descriptions of system architecture, implementation decisions, and experimental methodology to support further research in LLM driven evolutionary methods. The GigaEvo framework and all experimental code are available at this https URL.
GigaEvo:基于大语言模型与进化算法的开源优化框架 /
GigaEvo: An Open Source Optimization Framework Powered By LLMs And Evolution Algorithms
1️⃣ 一句话总结
GigaEvo是一个结合大语言模型与进化算法的开源优化框架,通过模块化系统架构和LLM驱动的变异算子,在多个数学优化和算法设计任务中实现了性能提升和新SOTA结果。
2️⃣ 论文创新点
1. 模块化开源框架
- 创新点:GigaEvo是一个用于研究LLM驱动进化方法的开源框架,包含四个核心组件:基于Redis的存储层、DAG执行引擎、MAP-Elites进化引擎和基于LangGraph的变异算子
- 区别/改进:解决了先前工作因高层描述导致的实现细节缺失和可复现性问题,提高了实验的可重复性
- 意义:为LLM驱动的进化方法领域提供了模块化、可实验的基础设施
2. LLM驱动的双模式变异算子
- 创新点:基于LangGraph的代理构建提示,调用LLM生成后代程序,支持基于重写或差异化的变异模式及多模型路由
- 区别/改进:结合任务描述、父代代码、指标、洞察和谱系分析,生成更有效的变异
- 意义:提升了进化过程中程序生成和优化的智能性与多样性
3. 双向谱系追踪系统
- 创新点:包含祖先到当前程序和当前程序到后代的双向分析,解释代码变更和指标变化
- 区别/改进:提供全面的进化过程洞察,包括程序如何从祖先改进以及如何被后代改进
- 意义:为变异操作提供更丰富的上下文信息,指导进化方向
4. 多岛MAP-Elites算法
- 创新点:扩展单岛MAP-Elites为多独立档案,具有不同行为空间,通过周期性迁移在岛屿间交换优秀程序
- 区别/改进:通过岛屿间的程序交换促进多样性平衡
- 意义:探索多样化权衡并促进多样性
3️⃣ 主要结果与价值
结果亮点
- 在圆填充问题中,对n=26和n=32的情况,性能达到或略微超过之前的最佳结果(AlphaEvolve)
- 在一维在线装箱问题的韦伯分布上,将超额装箱率从0.68%降低到0.55%,创造了新的SOTA
- 在分类任务中,经过60代进化后,AUC从基线的0.670提升到0.803
- 在接吻数问题中,Gemini2.5-Flash达到了已知下界840但未能突破
实际价值
- 证明了框架能够超越几何优化,推广到算法发现任务,并能发现与专门先验工作竞争的新启发式方法
- 测试了演化优化在现实应用中的有效性,特别是对未见过的社区规范具有泛化能力
- 为高维非凸几何优化问题提供了有效的求解框架
4️⃣ 术语表
- GigaEvo:一个开源的、结合大语言模型与进化算法的优化框架,旨在实现LLM引导的进化计算的可复现性和进一步研究
- MAP-Elites:一种质量-多样性算法,用于将程序映射到行为空间单元(适应度×有效性),并执行精英选择
- DAG执行引擎:基于有向无环图的执行引擎,支持并发执行和灵活的阶段依赖管理
- Heilbronn三角形问题:对于平面凸体K和n≥3,C(n,K)是使K中任意n个点配置都存在面积不超过C(n,K)×K面积的三点三角形的最小值
- 接吻数C(n):在n维空间中,可以排列的同时接触一个中心单位球面的非重叠单位球面的最大数量
- 超额装箱数:在线装箱问题的评估指标,指启发式方法使用的箱数与最优离线解箱数之差
- Halton序列:一种低差异序列生成方法,用于在单位三角形内生成均匀分布的点
- MutationContextStage:变异上下文组装阶段,聚合代码、指标、洞察和谱系分析到结构化字典中