群体智能若干算法.研究

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1、哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明:本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。储、签字).0-41:车日期:-1-4年‘月了日哈尔滨工程大学硕士学位论文第1章绪论1.1大自然中存在的智能大自然界永远是人类灵感创新的源泉，生命在长期进化过程中，积累了很多新奇的功能

2、。各种生物为了延续自身和种族生命所展现的智能，实令人叹为观止。如果撒一把豆子在泥土中，豆粒落地的方位是随机的，其胚点(脐)或上或下，或左或右并无一定，它服从数学上的概率原则。但一旦种子开始萌发，其发育生长方向则完全服从生命的要求，绝对不受概率支配。其根芽即使绕180度的弯曲，也要向下生长;其茎芽即使翻一个完整的跟斗也要向上生长，绝无例外。现在根据生物学知识知道只有这样，根系才能获得水分和营养，枝叶才能获得阳光和空气。但何以能做到这一点，至今仍不很清楚，然而在亘古以前，这些智能就早己存在于这些小小的种子之中了。各种植物为了散播它们的种子

3、各展奇能:薄公英等植物的种子长有几根绒毛，这就使它们具备了良好的空气动力学性能，使它们在成熟以后可以随风远扬;凤仙花和多种豆类的英果则是极有效的弹射器，在种子成熟后可突然爆裂，将种子弹射到数公尺以外;苍耳子有巧妙的倒钩刺，能够钩挂在动物的皮毛和人的衣物上随之远行。至于靠鸟类传播的植物则都有甜美的果实，以吸引鸟类啄食，如构祀、桑枢等。这类植物的种子通常只有在通过鸟类的消化道之后长能萌发，这样就避免了直接落地萌发所造成的拥挤现象。再看看动物界。蝙蝠是夜行动物，它在漆黑的夜空来去自如，绝不会误撞障碍物，又能追捕各种飞行中的虫类为食，其动作之

4、灵巧，甚至超过某些昼行的鸟类。蝙蝠靠什么来控制自己的动作呢?原来它们飞行并不靠视觉，而是用超声导航。它们飞行时不断用声哈尔滨巨程大学硕士学位论文‘‘‘益石‘‘二二二二二二二二‘带发放超声波，它们的耳朵则是极敏锐的超声“声纳’，，可以接受各种物体反射回来的超声波，蝙蝠即根据这些超声信息以回避障碍物并追踪食物。有些夜蛾为了逃避蝙蝠的追捕则另有绝技，它们一旦觉察到超声波的追踪，能立即中断正常飞行，收敛双翅，以假死状态向地面一坠而下而逃过追杀。海生动物如鱼和海豚等也用超声导航。因为它们在深水游泳时，因光线太暗，能见度极差，超声导航远比视觉有效

5、。这些动物的头部都有一团脂肪样团块，乃是极好的超声放大器。为什么这些动物用超声而不用普通声波导航呢?这是因为普通声波频率低，波长大，遇到障碍即绕行而过，几乎没有反射，不能提供反射信息。飞行动物都有宽大的翅膀和相对轻巧的身体。鸟类除了有特别强大的胸肌以操纵翅膀以外，其它肌肉都相对而言细小，或根本缺失以减轻体重。它们也没有厚重的骨骼，其骨骼大多为中空的细管或弯曲的薄片，这种结构有重量轻，强度大的特点。鸟类的羽毛甚至也是薄管状结构，乃是最好的飞行材料。一片羽毛可以在空中久久飘浮，兽类的针状毛就不能。飞行的运动强度比地面活动大得多，也消耗更多

6、的能量，所以鸟类必须有更高的代谢率。为维持高代谢率，鸟类的体温比兽类高得多，其正常体温是摄氏42度。人如果达到这样的高温，早就命在旦夕了。飞行动物中有一怪杰，就是其貌不扬的苍蝇。苍蝇的天敌很多，它却没有其它有效的自卫手段，所以它只能用诡异多变的飞行技巧来摆脱敌害。飞机起飞需要跑道，多数大型鸟类起飞时也需要助跑，小鸟和多数昆虫起飞时则需要弹跑。但苍蝇却什么都不需要，它可以随时向任何方向起飞，如果敌害在前，它甚至可以向后方倒飞，起飞以后，其飞行经路也是变化多端，怪异莫测。一般是昆虫都有四个翅膀，苍蝇却只有一对，而且也没有长尾或是脚等维持飞

7、行稳定，那么它在胡乱飞行时，怎样保持平衡、避免失控呢?其奥妙在于它的双翅下面，有两个棒状体，每当苍蝇飞行时，这一对棒状体就高速回旋，以保持苍蝇飞行时的稳定。小小苍蝇的飞行技能曾使多少航空工程学者为之叹服而甘拜下风，因为迄今为止，尚无任何人造物体能以其飞行的巧妙与苍蝇z哈尔滨工程大学硕士学位论文相比。人类很早就从中得到启发而改进自己的工具，如史书中记戴“见蓬转而做车辑”，传说鲁班被茅苇划破，而发明锯子⋯⋯也许早先的发明，只是偶然的模仿和发现，后来人们己有意识地进行这方面的研究，这就是“仿生学”。仿生学顾名思义就是模仿生物的某些功能的学问

8、。模仿海豚皮而构造的“海豚皮游泳衣”、科学家研究鲸鱼的皮肤时，发现其上有沟嘈的结构，于是有个科学家就依照鲸鱼皮构造，造成一个薄膜蒙在飞机的表面，据实验可节约能源3%，若全国的飞机都蒙上这样的表面，每年可节约几十亿。又如有