基于隶属云模型和进化方向的进化算法分析

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1、原创性声明本人声明兹呈交的学位论文是本人在导师的指导下完成的研究成果，论文写作中不包含其他人已经发表或者撰写过的研究内容，如参考他人或集体的科研成果，均在论文中以明确的方式说明。本人依法享有和承担由此论文所产生的权利和责任。学位论文作者签名：日期：学位论文版权使用授权说明本人同意授权华侨大学有权保留并向国家机关或机构送交学位论文和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅。论文作者签名：指导教师签名：签名日期：签名日期：基于隶属云模型和进化方向的进化算法研究华侨大学硕士学位论文目录第一章绪论根据本文的研究内容，本章将对进化算法

2、EAs(EvolutionaryAlgorithms)以及与之相关的学科方向的研究背景做概要介绍。通过对进化算法的研究现状分析，本章提出了目前研究工作中主要存在的问题和不足。针对这几个问题，本章最后介绍了本文所要进行的主要研究工作。1.1引言生物在自然界中生存繁衍，显示出了其对自然环境的优异的自适应能力。受此启发，人们致力于对生物各种生存特性机理进行研究和模拟，为人工自适应系统的设计和开发提供[1]了广阔前景。近50年来，基于不同的观点和视角，生命现象和生物的智能行为一直为人工智能的研究者们所关注，如对动物脑神经结

3、构模拟产生人工神经网络ANN(ArtificialNeuralNetwork)；对人类模糊思维方式模拟产生模糊逻辑系统(FuzzyLogicSystem)；对自然界中生物免疫功能，原理以及模型的模拟产生人工免疫系统AIS(ArtificialImmuneSystem)；对生物进化的微观机理和宏观行为模拟产生进化计算EC(EvolutionaryComputation)理论；以及对生物群体行为模拟产生粒子群优化算法PSO(ParticleSwarmOptimization)、蚁群算法ACO(AntColonyOpti

4、mization)、鱼群算法等群体算法。[2-4]总体说来，基于对生物进化机制的模拟，共产生了四种典型的优化计算模型。主要有Holland等提出解决自然和人工自适应系统问题的遗传算法GA(GeneticAlgorithms)、Fogel等为解决预测问题提出进化规划EP(EvolutionaryProgramming)、Rechenberg和Schwefel等提出用于解决流体动力学问题的进化策略ES(EvolutionaryStrategies)以及用于计算机程序的优化及自动生成的遗传编程GP(GeneticProg

5、ramming)，统称为进化算法EAs(EvolutionaryAlgorithms)。虽然这些方法都有各自不同的侧重点，各自不同的生物进化背景，但都能产生一种鲁棒性较强的计算方法，适用面较广，所以进化算法越来越引起研究者的关注。1.2进化算法的研究背景进化计算(又称演化计算)核心思想是基于这样的认识：从简单到复杂，由低级到高级的生物进化过程本身就是一个自然的、并发的、稳健的优化过程。这一过程的目标是物种通1基于隶属云模型和进化方向的进化算法研究华侨大学硕士学位论文目录过遗传变异等操作提高自身对环境的适应性，通过“

6、优胜劣汰，适者生存”的自然选择机制来[5-6]达到进化的目的。进化过程中，个体的基因型(Genotypes)和表现型(Phenotype)之间存在着某种映射关系，物种的基因型决定表现型。相应地，表现型空间可以描述为问题解的搜索空间，在表现型空间中的基本度量工具为个对环境的适应度。个体的基因型和表现型之间的相互关系如图图1-1所示。选择（Selection）表现型空间（PhenotypeSpace）1、表现型空间即待优化问题的搜索空间2、个体的优劣的度量及选择都是以个体适应度为度量当前的结构不满足实P(t+1)践要求

7、，则继续进行P’(t)下一轮进化操作基因解码基因编码表现型空间（PhenotypeSpace）（GeneDecoding）（GeneCoding）基因操作（GeneticOperations）基因型空间（GenotypeSpace）1、所有个体的表示形式为基因型2、常见的基因操作主要有：交叉，变异G(t)G’(t)等基因型空间（GenotypeSpace）图1-1个体的基因型和表现型之间的相互关系Fig.1-1TherelationshipbetweenGenotypeandPhenotype由于进化算法具有鲜明的

8、生物背景，算法从代表问题可能潜在解集的一个种群(population)开始，该种群由经过基因编码的一系列个体组成。通过模拟自然界中生物的繁殖机制产生下一代种群。并在逐次进化过程中寻找待解决问题的最优解。如何将问题的解变为编码表示的染色体是进化算法求解优化问题的关键。和传统搜索算法相比(如图图1-2所[7-9]示)，进化算法具有如下特点：¾和传统采用单点搜索的