飞蛾纵横交叉混沌捕焰优化算法的研究与应用

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1、广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）飞蛾纵横交叉混沌捕焰优化算法的研究与应用李泽熊二○一八年五月分类号：学校代号：11845UDC：密级：学号：2111505041广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）飞蛾纵横交叉混沌捕焰优化算法的研究与应用李泽熊指导教师姓名、职称：吴伟民教授学科(专业)或领域名称：计算机科学与技术学生所属学院：计算机学院论文答辩日期：2018年5月26日ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeof

2、Master（MasterofEngineeringScience）ResearchandapplicationofMoth-flameoptimizationalgorithmbasedonchaoticcrisscrossoperatorCandidate:LiZexiongSupervisor:Prof.WuWeiminMay2018SchoolofComputerScienceandTechnologyGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou,Guangdon

3、g,P.R.China,510006摘要摘要飞蛾捕焰优化算法(MothFlameOptimization,MFO)是在2015年由澳大利亚学者SeyedaliMirjalili提出的一种全新元启发式算法。该算法是将自然界飞蛾曲线捕捉火焰的行为建立数学模型，用于优化问题的求解。虽然，MFO算法易于实现以及调节参数少，并且有着不错的求解性能。但是，当MFO算法求解规模庞大的复杂函数时，还是容易发生陷入局部最优解的情况，而且其计算的效率比较慢，不能快速收敛。因此本文提出一种飞蛾纵横交叉混沌捕焰算法(MothFla

4、meOptimizationAlgorithmBasedonChaoticCrisscrossOperator,CCMFO)来弥补基本MFO算法上述的两大缺陷。首先，在基本MFO算法中引进纵横混沌交叉机制。纵向和横向这两种交叉捕焰方式相辅相成，当横向维度的人工飞蛾陷入局部最优解的时候，可以通过纵向交叉计算跳出局部最优解；当纵向维度的人工飞蛾陷入局部最优解的时候，可以通过横向交叉带来的火焰信息，扩大范围寻找更优的火焰解，避免算法早熟。双维度交叉寻优可以让火焰信息在种群中的传播范围更加广阔，更加快速，有利于提高

5、算法的求解精度和速度。同时，在纵横交叉捕焰中通过加入混沌算子，通过其随机性以及遍历性来计算相关的参数，控制人工飞蛾的位置变化，避免算法早熟。纵横混沌交叉机制弥补了基本MFO算法收敛速度慢以及求解精度低的这两个缺点。接着，本文将改进后的飞蛾纵横交叉混沌捕焰优化算法应用到BP神经网络中，对网络流量进行短期预测。在训练BP神经网络时，引入了CCMFO算法优化，通过纵横双交叉混沌寻优机制代替传统的梯度下降法，来调整相关的权值和阈值，提高BP神经网络的预测精度值。通过仿真实验证明，此预测模型具有较好的预测精度和稳定性

6、。这体现了本文提出的改进飞蛾捕焰算法具有一定的实际应用价值。同时，将此神经网络模型的预测结果应用在全网安全态势的感知中，提出一种基于信息熵的网络安全态势感知方法，进一步提升此神经网络预测模型的实用性。最后，本文总结了相关研究工作，并说明在下一阶段，将进一步发掘改进飞蛾捕焰算法与网络流量预测模型，应用在更多的工程项目领域中，以提高其应用价值。关键词：飞蛾捕焰优化算法；神经网络优化；纵横交叉寻优机制；网络流量预测；I广东工业大学硕士学位论文ABSTRACTMothFlameOptimization(MFO)is

7、anewmetaheuristicalgorithmproposedbyAustralianscholarSeyedaliMirjaliliin2015.Thealgorithmextendsthemodelofthespiralcurvemovementofmothsaroundflameinnaturetoanintelligentalgorithmwhichissuitableforfunctionsolvingandparameteroptimization.AlthoughtheMFOalgori

8、thmiseasytoimplementandadjustparametersless,andhasagoodsolutionperformance.However,whentheMFOalgorithmsolvesthecomplexfunctionoflargescale,itisstillpronetofallintothelocaloptimalsolution,andtheefficiencyofthe