消息队列在智能优化算法中的应用

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1、第４４卷第３期航空计算技术Ｖｏｌ．４４Ｎｏ．３２０１４年５月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＭａｙ．２０１４消息队列在智能优化算法中的应用夏露，王亮，商重阳（西北工业大学翼型、叶栅空气动力学国防科技重点实验室，陕西西安７１００７２）摘要：针对启发式智能优化算法的特点，为提高算法的优化效率，以消息队列机制为基础提出了一种多线程并行计算技术。讨论了多线程并行计算的模型及原理，介绍了多线程之间通过消息队列相互通信的同步控制技术。通过气动优化问题在不同线程数目下并行计算的比较，表明消息队列

2、可以简化线程间的通信过程，显著提高计算效率，具有一定的实用价值。关键词：多线程；并行计算；智能优化算法；消息队列中图分类号：ＴＰ１８３文献标识码：Ａ文章编号：１６７１桘６５４Ｘ（２０１４）０３桘００１６桘０３MessageQueueAppliedinIntelligentOptimizationAlgorithmsＸＩＡＬｕ，ＷＡＮＧＬｉａｎｇ，ＳＨＡＮＧＣｈｏｎｇ桘ｙａｎｇ（NationalKeyLaboratoryofAerodynamicDesignandResearch，NorthwesternPol

3、ytechnicalUniversity，Xi′an７１００７２，China）Abstract：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｏｆｈｅｕｒｉｓｔｉｃｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ，ａｎｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｏｐｔｉｍｉ-ｚａｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓａｐａｒａｌｌｅｌｃｏｍｐｕｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｍｅｓｓａｇｅｑｕｅｕｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ａｄ-ｄｉｔｉｏｎａｌｌｙ，ｔｈｅｍｏｄｅｌａｎｄｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｍ

4、ｕｌｔｉｔｈｒｅａｄｉｎｇｐａｒａｌｌｅｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄｍｅａｓｕｒｅｓｏｆｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｎｄｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｃｏｎｔｒｏｌａｍｏｎｇａｌｌｔｈｅｔｈｒｅａｄｓｔｈｒｏｕｇｈｍｅｓｓａｇｅ桘ｑｕｅｕｅｉｓｅｘｐｌａｉｎｅｄｉｎｄｅ-ｔａｉｌ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｈｒｅａｄｓ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｍｅｓｓａｇｅｑｕｅｕｅｃ

5、ａｎｓｉｍｐｌｉｆｙｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｒｅａｄｓａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｉｔｉｓｐｒｏｖｅｎｏｆｈｉｇｈｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｖａｌｕｅ．Keywords：ｍｕｌｔｉｔｈｒｅａｄｉｎｇ；ｐａｒａｌｌｅｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｍｅｓｓａｇｅ桘ｑｕｅｕｅ引言技术结合，引入消息队列技术以实现多线程并行计算来提高优化效率。优化是一种以

6、数学为基础，用于求解各种工程问针对上述问题，本文实现了消息队列形式的多线题优化解的应用技术。优化技术可以用最短的时间找程，同时将优化问题中的智能优化算法与具体的目标到复杂问题的最优解决方案，为了实现最优化，一方面函数分离，通过统一的接口实现优化程序与不同智能可以从算法自身寻求提高，例如从最初的最速下降法、优化算法以及目标函数的结合，使得程序具有更好的牛顿法等传统优化算法，到现代的遗传算法、粒子群算普遍适用性。引入的消息队列可以很好地完成线程之法等一些启发式智能优化算法，算法性能的改善使得间的通信，协调线程之间

7、的任务，将目标函数的计算分优化的速度和效率有了很大的提升。另一方面由于实配给不同的线程，从而实现多线程提高效率的目的。际优化问题的复杂性，传统的单线程计算求解也无法充分发挥现代智能优化算法的优越性，使得优化算法的效率还有待提高，这也一直限制了优化算法的推广１消息队列与智能优化算法和深化。随着高性能计算机的普遍应用和发展，尤其１．１多线程在智能优化算法中的应用是多核处理器促进了并行技术的成熟，为这一问题的启发式智能优化算法作为一种近似算法，通常是解决提供了契机。但是简单地在计算机ＣＰＵ上增加对一些自然现象的模拟

8、，不再依赖优化问题的梯度信［１］［２］多个核并不能提高传统应用程序代码的运行速度，息，是在有限时间内求得可以接受的近似最优解。因此我们考虑将智能优化算法与现代的高性能计算机现代智能优化算法与传统优化算法比较，其优势不仅收稿日期：２０１４－０１－１０修订日期：２０１４－０４－２６基金项目：国家自然科学基金项目资助（１１１７２２４２）作者简介：夏露（１９７７－），女，辽宁大连人，副教授，博士，主要研究方