基于拓扑序列和量子遗传算法的贝叶斯网结构学习

贝叶斯网是处理不确定性问题知识表示和推理的最重要的理论模型之一,其结构学习是目前研究的一个热点。提出了一种基于拓扑序列和量子遗传算法的贝叶斯网结构学习算法,新算法首先利用量子信息的丰富性和量子计算的并行性,设计出基于量子染色体的拓扑序列生成策略提高了搜索效率,并为K2算法学得高质量的贝叶斯网结构提供了保障;然后采用带上下界的自适应量子变异策略,增强了种群的多样性,提高了算法的搜索能力。实验结果表明,与已有的一些算法相比,新算法不仅能获得较高质量的解,而且还有着较快的收敛速度。     

动态邻域混合粒子群优化算法

粒子群优化(PSO)算法对于多峰搜索问题一直存在早熟收敛问题。为在增强PSO算法全局搜索能力的同时提高收敛速度,提出一种动态邻域混合粒子群优化算法DNH_PSO,采用PSO局部模型,将随机拓扑和冯诺依曼拓扑相结合形成动态邻域,提高算法的全局搜索能力,为增强算法的局部搜索能力并加快收敛速度,使用粒子邻域全面学习策略,将拟牛顿法引入算法中。与其他PSO实验对比分析表明,该算法对于多峰搜索问题具有较好的全局收敛性。     

一种混合粒子群算法的贝叶斯网络优化模型

传统的粒子群优化算法通过群体中粒子间的合作和竞争进行群体智能指导优化搜索,算法收敛速度快,但较易陷入局部较优值,进入早熟状态。为了解决这个问题,提出了一种混合粒子群算法的贝叶斯网络优化模型,它可以通过当前所选择的较优解群构造一个贝叶斯网络和联合概率分布模型,利用这个模型进行采样得到更优解,用其可随机替换掉PSO中的一些粒子或个体最优解;同时利用粒子群算法对当前选择出的较优解群进行深度搜索,并将得到的最优解融入到较优解群中。分析可知,该方法可以提高算法有效性和可靠性。     

改进遗传优化的贝叶斯网络结构学习

针对贝叶斯网络结构学习提出了一种改进的遗传算法,和传统遗传算法相比,该改进算法针对贝叶斯网络结构学习问题增加了优化变异和修正非法图两个新的算子。新算子不但保持了贝叶斯网络学习的多样性和正确性,而且还能保证算法快速搜索到全局最优的网络结构。将该改进遗传算法用于贝叶斯网络结构学习的仿真结果表明,和传统K2算法、GS／GES算法、遗传算法和粒子群算法等算法相比,该算法具有更好的全局搜索能力和收敛速度。     

具有拓扑时变和搜索扰动的混合粒子群优化算法

粒子群优化（PSO）算法在求解复杂多峰函数时极易早熟,陷入局部最优无法跳出。研究表明改变粒子间的拓扑结构和调整算法的迭代机制有助于改善种群的多样性,提高算法的寻优能力。因此,提出一种具有拓扑时变和搜索扰动的混合粒子群优化（HPSO-TS）算法。该算法采用K-medoids聚类算法对粒子群进行动态分簇,形成多个异构子群,以利于子群内粒子间进行信息流通。在速度更新中,增加簇最优粒子的引导,并引入非线性变化极值扰动,帮助粒子搜索更多的区域。而后在位置迭代中引入花授粉算法（FPA）中的转换概率,使粒子在全局搜索和局部搜索之间转换。在全局搜索时结合狮群算法中的母狮觅食机制对粒子的位置进行更新;在局部搜索时引入正弦扰动因子,帮助粒子跳出局部最优。实验结果表明所提算法在求解精度和鲁棒性方面明显优于FPA、PSO、改进粒子群算法（IPSO）、具有动态拓扑结构的粒子群算法（PSO-T）;并且随着测试维度和次数的增加,这种优势更加明显。HPSO-TS算法所引入的拓扑时变策略和搜索扰动机制能有效地提高种群的多样性和粒子的活性,从而改善寻优能力。     

基于粒子群优化建模的贝叶斯网络结构学习方法

贝叶斯网络(BN)在不确定性的条件下表示信息和推理论证具有良好的性能,但由于其结构搜索空间的复杂性,通常将从一个数据集合中学习贝叶斯网络的结构认为是一种NP-hard的问题。基于此,提出一种新的基于粒子群优化算法建模的贝叶斯网络结构学习方法。为了学习一个贝叶斯网络的结构,该方法先使用粒子群优化算法在排序空间中进行搜索,然后运行K2算法计算每个排序的吻合度。每个排序都会有一个网络结构与之一致,该方法会返回这个网络的计分。仿真结果表明,在不同规模的数据集中,该算法相对于其他贝叶斯网络结构学习算法对不同类型的网络都具有更好的网络稳定性。     

多维贝叶斯网络分类器加速学习算法

作为概率图模型,无限制多维贝叶斯网络分类器(GMBNC)是贝叶斯网络(BN)应用在多维分类应用时的精简模型,只包含对预测有效的局部结构.为了获得GMBNC,传统方法是先学习全局BN;为了避免全局搜索,提出了仅执行局部搜索的结构学习算法DOS-GMBNC.该算法继承了之前提出的IPC-GMBNC算法的主体框架,基于进一步挖掘的结构拓扑信息来动态调整搜索次序,以避免执行无效用的计算.实验研究验证了DOS-GMBNC算法的效果和效率:(1)该算法输出的网络质量与IPC-GMBNC一致,优于经典的PC算法;(2)在一个包含100个节点的问题中,该算法相对于PC和IPC-GMBNC算法分别节省了近89％和45％的计算量.     

基于节点排序的贝叶斯网络结构学习算法

针对K2算法学习贝叶斯网络结构时需要确定节点顺序的问题,提出一种混合贝叶斯网络结构学习算法。在给定数据集的情况下,利用MMPC算法获得网络的初始结构图,应用广度优先搜索的方式对此初始结构图进行搜索,从该图中入度为0的节点出发,按层次依次访问图中的邻接点,获得优化的节点顺序。将该节点顺序作为K2算法的初始节点顺序,再利用K2算法对空间进行搜索,找到全局最优解。实验结果表明,与K2算法和限制性粒子群算法相比,该算法在相同的样本数据集下产生多边、少边和反边情况的概率更低,并且可学习到更准确的贝叶斯网络结构,收敛速度快、求解精度高。     

一种混沌粒子群算法

针对传统的粒子群算法易陷入局部最小,且算法后期的粒子速度下降过快而失去搜索能力等缺陷,本文提出了一种基于混沌思想的新型粒子群算法。该算法通过生成混沌序列的方式产生惯性权重取代传统惯性权重线性递减的方案,使粒子速度呈现多样性的特点,从而提高算法的全局搜索能力;根据算法中粒子群体的平均粒子速度调节惯性权重,防止粒子速度过早降低而造成的搜索能力下降的问题;最后通过引入粒子群算法系统模型稳定时惯性权重和加速系数之间的约束关系,增强了粒子群算法的局部搜索能力。对比仿真实验表明,本文所提改进的混沌粒子群算法较传统粒子群算法具有更好的搜索性能。     

符号序列多阶Markov分类

针对基于固定阶Markov链模型的方法不能充分利用不同阶次子序列结构特征的问题,提出一种基于多阶Markov模型的符号序列贝叶斯分类新方法。首先,建立了基于多阶次Markov模型的条件概率分布模型;其次,提出一种附后缀表的n-阶子序列后缀树结构和高效的树构造算法,该算法能够在扫描一遍序列集过程中建立多阶条件概率模型;最后,提出符号序列的贝叶斯分类器,其训练算法基于最大似然法学习不同阶次模型的权重,分类算法使用各阶次的加权条件概率进行贝叶斯分类预测。在三个应用领域实际序列集上进行了系列实验,结果表明：新分类器对模型阶数变化不敏感;与使用固定阶模型的支持向量机等现有方法相比,所提方法在基因序列与语音序列上可以取得40%以上的分类精度提升,且可输出符号序列Markov模型最优阶数参考值。     

Integrated process planning and scheduling in a supply chain

This paper deals with the integration of process planning and scheduling, which is one of the most important functions in a supply chain to achieve high quality products at lower cost, lower inventory, and high level of performance. Solving the problem is essential for the generation of flexible process sequences with resource selection and for the decision of the operation schedules that can minimize makespan. We formulate a mixed integer programming model to solve this problem of integration. This model considers alternative resources: sequences and precedence constraints. To solve the model, we develop a new evolutionary search approach based on a topological sort. We use the topological sort to generate a set of feasible sequences in the model within a reasonable computing time. Since precedence constraints between operations are handled by the topological sort, the developed evolutionary search approach produces only feasible solutions. The experimental results using various sizes of problems provide a way to demonstrate the efficiency of the developed evolutionary search approach.     

Interval orders without odd crowns are defect optimal

The defect of a (partial) order relationP is defined to be the rank of the kernel of the associated incidence matrix. Gierz and Poguntke [7] have shown that the defect provides a lower bound for the number of incomparable adjacent pairs in an arbitrary topological sorting ofP. We show that this bound is sharp for interval orders without odd crowns. Furthermore, an efficient algorithm for topological sortings of such orders is presented which achieves the bound. We finally exhibit a natural matroid structure associated with the optimal topological sortings under consideration, which permits to solve the weighted case.     

基于XGBoost与拓扑结构信息的蛋白质复合物识别算法

蛋白质相互作用(PPI)网络中存在大量不确定性及已知蛋白质复合物数据的不完整性,单独地根据结构信息进行搜索或对已知复合物进行监督学习的方法在识别蛋白质复合物的准确性上存在不足。对此,提出一种XGBoost模型与复合物拓扑结构信息相结合的搜索方法(XGBP)。首先,根据复合物拓扑结构信息进行特征提取;然后,把所提取的特征用XGBoost模型进行训练;最后,将拓扑结构信息与监督学习方法相结合,建立特征与复合物之间的映射关系以提高蛋白质复合物预测的准确性。该算法分别与目前流行的马尔可夫聚类算法(MCL)、极大团聚类方法(CMC)、基于核心-附属结构算法(COACH)、快速层级聚类算法(HC-PIN)、基于重叠邻居的扩展聚类(ClusterONE)、分子复合物检测算法(MCODE)、基于不确定图模型的蛋白质复合物检测方法(DCU)和加权核心-附属算法(WCOACH)这八种非监督学习算法和三种监督学习方法贝叶斯网络(BN)、支持向量机(SVM)、回归模型(RM)进行比较,所提方法在精准度、敏感度、F-measure方面显示出良好的性能。     

语音WSN的QoS路由和准入控制研究

语音无线传感器网络(WSN)数据量大、处理任务复杂,针对其中的服务质量(QoS)保障问题,总结WSN中的QoS路由协议和准入控制的研究进展,认为准入控制可根据网络拓扑结构分为平面准入控制和分簇准入控制,并针对语音无线传感器网络,提出一种将准入控制和QoS路由相结合的方法,从而提高语音传输质量。     

On common solutions of Riccati inequalities

This paper extends the previous work on common positive definite solutions (CPDSs) to planar algebraic Riccati inequalities (ARIs) to those with arbitrary dimensions.The topological structure of the set of all positive definite solutions of an ARI is investigated.This leads to a necessary and sufficient condition for the existence of CPDSs to a set of Riccati inequalities.It also reveals that the solution set of ARIs is a positive cube in Rn,which arouses a new method to search the CPDS.Some examples of three-dimensional ARIs are presented to show the effectiveness of the proposed methods.Unlike linear matrix inequality (LMI) method,the computing collapse will not occur with the increase of the number of Riccati inequalities due to the fact that our approach handles the ARIs one by one rather than simultaneously.     

具有社会网络特性的P2P分层搜索机制

无结构P2P网络中基于泛洪法的搜索机制会给系统带来极大的网络负载,结构化P2P网络则需要较大的开销来维护其拓扑结构。针对该问题,给出一种具有社会网络特性的P2P分层搜索机制。根据社会网络的基本原理,将语义相似度高的节点分布在同一个虚拟社区,节点在虚拟社区内能动地建立搜索链接。实验结果证明,该搜索机制能有效地提高P2P网络的资源搜索效率。     

一种小生境技术的微粒群优化器

提出了一种基于聚类的小生境技术，可以有效地解决多模态问题并获得多个最优解，并且有较快的收敛速度。认知模式微粒群优化器只利用了每个粒子的认知信息从而在局部区域进行搜索，每个粒子在局部区域寻优并趋向区域最优解，且存在收敛速度慢等问题。为此，提出了一种改进算法，可以让粒子迅速收敛到局部最优解附近。最终每个粒子经历过的最优位置形成了若干个簇．通过对其聚类获得每个簇中的粒子信息。此时问题已转化为多个簇的单模态问题，在各个簇中再利用保收敛微粒群优化器获得每个簇的最优解。最后给出了实验，证明了该方法在圆形拓扑环境中的有效性。     

TSP问题的禁忌模拟退火求解

提出了一种加入了禁忌表、并且采用了新的温度控制机制的用于求解TSP问题的模拟退火算法。新算法增加了搜索结束阶段进行“爬坡”移动的概率,吸收了禁忌搜索具有较强局部搜索能力的优点和模拟退火算法产生优质解的能力,并且对问题的依赖性低于传统的模拟退火算法。对标准的TSPLib中不同国家的城市数据进行测试的实验结果表明,新的算法比传统的模拟退火算法在求解TSP问题上有更快的收敛速度,在解的质量上也有一定程度的提高。