种群具有离散Leslie年龄结构的动力学优化算法

为了解决一些函数优化问题,采用种群具有Leslie年龄结构的动力学模型提出了一种新型群智能优化算法,简称PDO-DLAS算法.在该算法中,假设某种群由具有不同性别、不同年龄的生物个体组成,个体依据其性别和年龄被自动划分成若干类,增加了个体的多样性;每个算子具有明确功能,其中学习算子可实现性别不同但年龄相近个体之间的信息交换;影响算子可实现不同性别、不同年龄个体之间的信息交换;新生算子可增加强壮个体数,死亡算子可以减少虚弱个体数;进化算子可确保算法具有全局收敛性;依据Leslie模型确定该算法中的相关参数,提升了参数确定的科学性;该算法每次进化只处理个体特征数的1/250～1/10,从而使时间复杂度大幅降低.测试结果表明,该算法具有较优越的性能,适于求解维数较高的优化问题.     

具脉冲出生和季节性捕杀的种群系统优化算法

为了求解一些非线性优化问题,采用具有脉冲出生和季节性捕杀的种群动力学模型提出了一种新的群智能优化算法(PSO-IBSK).在该算法中,假设某种群由具有幼年和成年两种阶段状态的若干个体组成,幼体是由成体脉冲产生的,经过一段时间后会变成为成体.为了提升种群的整体质量,需要季节性地对一些生长状况不良的成体进行捕杀.该算法中的出生算子和成长算子可分别实现成体向幼体瞬时和延迟传递信息,有助于搜索跳出局部最优解陷阱;捕杀算子可周期性地将不良成体清除,死亡算子可将虚弱个体随机清除,该两个算子有利于提升算法的求精能力;强势算子可实现强壮个体向虚弱个体扩散强壮信息,竞争算子可实现幼年和成体之间的有效信息交换,该两个算子有利于提升算法的探索能力;进化算子可确保算法具有全局收敛性.该算法的大部分参数采用该种群动力学模型确定,具有很好的科学性;该算法每次只处理个体特征数的6‰～8％,从而使时间复杂度大幅降低.测试结果表明,该算法具有较优越的性能,适于求解维数较高的优化问题.     

垂直结构群落系统优化算法

为了求解一类复杂非线性优化问题的全局最优解,基于采用垂直结构群落动力学理论,提出了一种新的垂直结构群落系统优化算法,简称为VS-CSO算法。该算法将优化问题的搜索空间视为一个生态系统,该生态系统具有若干个垂直结构分叉营养水平,在各个营养水平中生活着不同种类的生物种群;在每个种群内,有若干生物个体在活动;生物个体不能跨种群迁移,但在同类种群中会相互影响。各种群以循环捕食-被食或资源-消耗连接在一起。运用垂直结构群落动力学模型开发出了通吃算子、择食算子、干扰算子、侵染算子、新生算子、死亡算子。其中,通吃算子和择食算子可实现个体跨种群的信息交换,而干扰算子和侵染算子可实现种群内部个体之间的信息交换,从而确保个体间信息的充分交换;新生算子可适时补充新个体到种群中,而死亡算子可将种群中的虚弱个体适时清除掉,从而大幅提升算法跳出局部陷阱的能力。在求解过程中,VS-CSO算法每次只对极少变量进行处理,因此可求解高维优化问题。测试结果表明,VS-CSO算法能求解一类非常复杂的单峰函数、多峰函数和复合函数优化问题,其求精能力、探索能力及两者的协调性均优良,且具有全局收敛性的特点。该算法为求解一些较高维复杂函数优化问题的全局最优解提供了可行方案。     

水平结构竞争-互利群落优化算法

为了求解一些非线性优化问题的全局最优解,采用水平结构竞争-互利群落动力学理论,提出了一种新的水平结构竞争-互利群落优化算法(HS-CBCO)。在该算法中,每个种群由若干生物个体组成,种群间相互作用主要是竞争和互利,种群内部各个体之间存在相互影响。运用群落动力学理论开发出了6个算子,其中竞争和互利算子可实现个体跨种群交换信息,而普通影响和强烈影响算子可实现种群内的个体之间的信息交换,从而确保了个体间的信息的充分交换;新生算子可适时补充新个体到种群中,而死亡算子可将种群中的虚弱个体适时清除掉,从而提升了该算法跳出局部陷阱的能力。测试结果表明,HS-CBCO算法的求精能力、探索能力及其两者的协调性均优良,且具有全局收敛性的特点,为复杂优化问题全局最优解的求解提供了解决方案。     

一种新的进化粒子群算法及其在TSP中的应用

基于协同进化的思想,针对离散组合优化的NP难问题,提出一种新的混合粒子群进化算法。该算法采用了有效的编码方式;定义了两个粒子间的位置加法操作以实现个体之间的信息交换;引入变异算子保持种群多样性。该算法应用于TSP优化计算,能用较小的计算代价得到比传统方法更满意的解,实验结果表明该算法是有效的。     

基于人工食物链的动物群优化算法

为了解决目标函数中含有sin、cos等周期函数的优化问题,基于生态系统循环食物链思想提出了一种新型函数优化算法,即AFC-ASO算法.在该算法中,假设在生态系统中的某个循环食物链系统中生活有多种不同类型的动物,这些不同类型的动物采取循环食物链的方式维持该生态系统的生态平衡.进食的方法是采用攫取食饵动物部分器官或吸取其体内物质的方式,但不会危及食饵动物的生命;同类型的动物分雌、雄两种性别.每种类型的动物在该生态系统中活动时,具有捕食、交配、集群、逃逸、游弋五种行为,依据这五种行为构造出了相关的演化算子.其中,捕食算子能够使得个体器官间交换信息;交配算子能使强壮个体将其优良信息传给虚弱个体;集群算子能使个体摆脱局部最优解陷阱;避险算子能增强个体之间的分散度;闲逛算子可以增加当前个体的活跃度;生长算子能确保该算法具有全局收敛性.结果表明,算法对求解某些类型的复杂函数优化问题,特别是目标函数中含有sin、cos等周期函数的一类复杂函数优化问题,具有较高的适应性和收敛速度.     

基于混合进化算法的RBF神经网络时间序列预测

提出一种基于梯度下降法的混合进化算法,用于确定径向基函数（RBF）神经网络结构和优化其参数.在进化算法中嵌入梯度下降算子,对每一代中若干个精英个体以一定概率利用梯度下降法进行搜索,以加强算法的局部搜索能力.利用混合进化算法对RBF网络结构和参数同时进行训练和优化,对网络节点数和参数进行混合编码.仿真实验结果表明该RBF网络具有较强的泛化能力.     

协同进化策略的粒子群优化算法

为了进一步提高粒子群优化算法的寻优精度,并改善收敛速度慢的问题,本文基于传统的粒子群优化算法,借鉴协同进化的思想和共生机制,提出了将协同进化算法和粒子群算法相结合的算法模型(CEA-PSO)。群体内部采用精英保留策略保留精英个体,将个体的进化和群体之间发生信息交换,达到优势互补的效果。实验结果表明,协同进化策略的粒子群优化算法精度更高,优化性能更佳。     

基于SEIRS传染病模型的函数优化方法——SEIRS算法

为了解决复杂函数优化问题,采用SEIRS传染病模型提出了SEIRS算法.在该算法中,假设某个生态系统由若干人类个体组成,每个个体均由若干个特征来表征.该生态系统存在一种传染病在个体之间传染,该传染病攻击的是个体的部分特征.每个染病个体均经历易感、潜伏、发病和治愈等阶段,这些阶段的综合作用决定了个体的体质强弱;利用SEIRS传染病模型所描述的疾病传播机理构造出了相关算子,使个体之间能充分交换信息.结果表明:E-E,I-I和R-R算子能使体质强壮的个体向体质弱的个体传递强壮特征信息,使得后者能向好的方向发展;S-E,S-R,E-I(ω)和R-S(ω)算子能使处于不同状态的个体获得其他个体的平均特征信息,从而降低了该个体陷入局部最优解的概率;S-S算子能使个体的活跃度提高,从而扩大其搜索范围;E-R和I-R算子既具有S-S算子的特征又具有S-E,S-R,E-I(ω)和R-S(ω)算子的特征.体质强壮的个体能继续生长,而体质虚弱的个体则停止生长,从而确保本算法具有全局收敛性.测试结果表明:本算法具有搜索能力强的特点,对求解复杂函数优化问题具有很高的收敛速度.     

双群交换微粒群算法及在Shearlet图像去噪中的应用

分析基于不同进化模型的双群交换微粒群优化算法的不足,提出改进的双群交换微粒群优化算法。算法将微粒分成大小相同的两分群,第一分群采用标准微粒群模型进化,第二分群采用Cognition Only模型进化,当微粒进化到稳定状态,从第一分群随机抽取部分粒子与第二分群适应值最差粒子进行交换,重复上述操作直到找到最优解。实验结果显示：该算法有更好的全局寻优能力和达优率。为验证算法实用性,将改进算法用于Shearlet图像去噪。该方法根据Shearlet变换域不同尺度和方向系数的分布特性,采用改进算法自适应确定各尺度和方向的最优阈值,实现基于图像内容的自适应去噪。实验表明,该方法能有效滤除图像噪声,较好保留图像边缘信息,去噪后图像具有更高峰值信噪比（PSNR）。