پیشرفت های اخیر در مورد هوش swarm برای حل مشکلات مهندسی پیچیده

الگوریتم چاله سیاه تطبیقی برای حل مشکل پوشش مجموعه

خلاصه

از الگوریتم های تکاملی برای حل چندین مشکل بهینه سازی استفاده شده است که عملکرد کارآمد را نشان می دهد. با این وجود ، هنگامی که از این الگوریتم ها استفاده می شود ، مشکل تصمیم گیری در مورد مقادیر مناسب پارامترهای خود را ارائه می دهند. به طور معمول ، پارامترها قبل از اجرای الگوریتم مشخص می شوند و شامل اندازه جمعیت ، میزان انتخاب و احتمالات اپراتور است. این فرایند به عنوان کنترل آفلاین شناخته می شود و حتی به خودی خود به عنوان یک مشکل بهینه سازی در نظر گرفته می شود. از طرف دیگر ، تنظیمات پارامتر یا Control Online تنوع نسخه اصلی الگوریتم است. ایده اصلی تغییر پارامترها به گونه ای است که الگوریتم علاقه می تواند بهترین نرخ همگرایی را ارائه دهد و در نتیجه ممکن است به بهترین عملکرد برسد. در این مقاله ، ما یک الگوریتم چاله سیاه تطبیقی را پیشنهاد می کنیم که بتواند جمعیت خود را با توجه به عملکرد حل ، به صورت پویا سازگار کند. برای این کار ، ما از جستجوی خودمختار استفاده می کنیم که به عنوان یک تکنیک جدید ظاهر می شود که حل کننده مشکل را قادر می سازد تا پارامترها و اکتشافی های خود را در حین حل کنترل و تطبیق دهد تا بدون اطلاع یک کاربر متخصص کارآمدتر شود. به منظور آزمایش این رویکرد ، ما مشکل پوشش مجموعه را که یک معیار بهینه سازی کلاسیک با بسیاری از برنامه های صنعتی مانند تولید متعادل کننده خط ، برنامه ریزی خدمه ، نصب خدمات و بانکهای اطلاعاتی از جمله چندین مورد دیگر است ، برطرف می کنیم. ما نتایج آزمایشی دلگرم کننده را نشان می دهیم ، جایی که رویکرد پیشنهادی قادر به دستیابی به موارد مختلف جهانی برای نمونه شناخته شده ای است که از طریق کتابخانه بی نظیر بیزلی تنظیم شده است ، ضمن بهبود متهوریست های مختلف مدرن.

منابع

X. یانگ ، "الگوریتم های مات هوریستی با الهام از طبیعت: موفقیت و چالش های جدید" ، مجله مهندسی کامپیوتر و فناوری اطلاعات ، جلد. 1 ، نه. 1 ، 2012.

A. P. Piotrowski ، M. J. Napiorkowski ، J. J. Napiorkowski ، and P. M. Rowinski ، "هوش swarm و الگوریتم های تکاملی: عملکرد در مقابل سرعت" ، علوم اطلاعات ، جلد. 384 ، صص 34-85 ، 2017.

Y. Hamadi ، E. Monfroy و F. Saubion ، "جستجوی خودمختار چیست؟"در بهینه سازی ترکیبی ، جلد. 45 بهینه سازی Springer و کاربردهای آن ، صص 357-391 ، اسپرینگر ، نیویورک ، نیویورک ، ایالات متحده ، 2011.

D. Gong ، X. Ji ، J. Sun ، and X. Sun ، "الگوریتم های تکاملی تعاملی با ترجیحات تصمیم گیرنده برای حل مشکلات بهینه سازی چند هدف ، در ارتباطات در علوم رایانه و اطلاعات ، صص 23-29 ،اسپرینگر ، برلین ، آلمان ، 2012.

Y. Liu ، D. Gong ، J. Sun ، and Y. Jin ، "یک الگوریتم تکاملی چند هدف با استفاده از یک استراتژی انتخاب یک به یک" ، معاملات IEEE در سایبرنتیک ، جلد. 47 ، نه. 9 ، صص 2689–2702 ، 2017.

J. Sun ، D. Gong ، X. Zeng و N. Geng ، "یک چارچوب گروه برای ارزیابی راه حل های مشکلات برنامه نویسی فاصله ،" علوم اطلاعات ، جلد. 436/437 ، صص 146–161 ، 2018.

D. Gong ، J. Sun ، and Z. Miao ، "یک الگوریتم ژنتیکی مبتنی بر مجموعه برای مشکلات بهینه سازی چند هدف ،" معاملات IEEE در محاسبات تکاملی ، جلد. 22 ، نه. 1 ، صص 47-60 ، 2018.

J. Sun ، D. Gong و X. Sun ، "حل مشکلات بهینه سازی چند هدف با استفاده از الگوریتم های تکاملی با Polyhedron Preference" ، در مجموعه مقالات سیزدهمین کنفرانس محاسبات ژنتیکی و تکاملی سالانه (GECCO '11) ، جلد. 233 ، صص 729-736 ، ACM Press ، دوبلین ، ایرلند ، ژوئیه 2011.

D.-W. گونگ ، N.-N. شین ، و X.-Y. خورشید ، "الگوریتم های تکاملی برای مشکلات بهینه سازی با عدم قطعیت و شاخص های ترکیبی" ، علوم اطلاعات ، جلد. 181 ، نه. 19 ، صص 4124-4138 ، 2011.

T. Roeper و E. Williams ، "تئوری پارامترها و توسعه نحوی" ، در تنظیم پارامتر ، صص 191-215 ، اسپرینگر ، هلند ، 1987.

آ. E. Eiben ، R. Hinterding ، and Z. Michalewicz ، "کنترل پارامتر در الگوریتم های تکاملی" ، معاملات IEEE در محاسبات تکاملی ، جلد. 3 ، نه. 2 ، صص 124–141 ، 1999.

G. Karafotias ، M. Hoogendoo و A. E. Eiben ، "کنترل پارامتر در الگوریتم های تکاملی: روندها و چالش ها" ، معاملات IEEE در محاسبات تکاملی ، جلد. 19 ، نه. 2 ، صص 167-187 ، 2015.

C. Salto و E. Alba ، "طراحی گاز توزیع شده ناهمگن با خود سازگار با دوره مهاجرت ،" اطلاعات کاربردی ، جلد. 36 ، نه. 4 ، صص 800-808 ، 2012.

A. K. Qin و P. N. Suganthan ، "الگوریتم تکامل دیفرانسیل خود سازگار برای بهینه سازی عددی" ، در مجموعه مقالات کنگره IEEE در محاسبات تکاملی (CEC '05) ، صص 1785-1791 ، ادینبورگ ، اسکاتلند ، انگلیس ، سپتامبر 2005.

W. Yi ، L. Gao ، X. Li ، and Y. Zhou ، "یک الگوریتم تکامل دیفرانسیل جدید با یک اپراتور جهش ترکیبی و پارامترهای کنترل خود سازگار برای مشکلات بهینه سازی جهانی ،" اطلاعات کاربردی ، جلد. 42 ، نه. 4 ، صص 642-660 ، 2015.

M. Han ، S. Liao ، J. Chang ، and C. Lin ، "تکامل دیفرانسیل مبتنی بر گروه پویا با استفاده از یک استراتژی خود سازگار برای مشکلات بهینه سازی جهانی ،" اطلاعات کاربردی ، جلد. 39 ، نه. 1 ، صص 41-56 ، 2013.

K. Liang ، X. Yao و C. S. Newton ، "تطبیق پارامترهای خود سازگار در الگوریتم های تکاملی ،" اطلاعات کاربردی ، جلد. 15 ، نه. 3 ، صص 171-180 ، 2001.

T. Stutzle ، M. Lopez-Ebanez ، P. Pellegrini و همکاران ، "سازگاری پارامتر در بهینه سازی کلونی مورچه" ، در جستجوی خودمختار چیست؟صص 191-215 ، اسپرینگر ، برلین ، آلمان ، 2012.

J. Olamaei ، M. Moradi ، and T. Kaboodi ، "یک الگوریتم جدید Firefly اصلاح شده تطبیقی برای حل مشکل بهینه قرار دادن خازن ،" در مجموعه مقالات کنفرانس شبکه توزیع برق الکتریکی ، EPDC 2013 ، Kermanshah ، ایران ، مه 2013.

X. Li و M. Yin ، "مستعمره زنبور مصنوعی محدود شده برای بهینه سازی عددی محدود ،" محاسبات عصبی و برنامه های کاربردی ، جلد. 24 ، نه. 3-4 ، صص 723-734 ، 2014.

S. Mahmoudi و S. Lotfi ، "الگوریتم بهینه سازی فاخته اصلاح شده (MCOA) برای حل مشکل رنگ آمیزی نمودار ،" Computing Soft ، Vol. 33 ، صص 48-64 ، 2015.

T. T. Nguyen و D. N. Vo ، "الگوریتم جستجوی فاخته اصلاح شده برای برنامه ریزی هیدروترمال کوتاه مدت ،" مجله بین المللی سیستم های برق و انرژی الکتریکی ، جلد. 65 ، صص 271–281 ، 2015.

M. Affenzeller ، S. Wagner ، and S. Winkler ، "تنظیم اندازه جمعیت خود سازگار برای الگوریتم های ژنتیکی" ، در تئوری سیستم های رایانه ای Eurocast 2007 ، صص 820-828 ، اسپرینگر ، برلین ، آلمان ، 2007.

X. Li و M. Yin ، "الگوریتم جستجوی فاخته اصلاح شده با روش پارامتر خود سازگار" ، علوم اطلاعات ، جلد. 298 ، صص 80-97 ، 2015.

B. Akay و D. Karaboga ، "یک الگوریتم کلونی زنبور عسل اصلاح شده برای بهینه سازی پارامتر واقعی ،" علوم اطلاعات ، جلد. 192 ، صص 120-142 ، 2012.

A. Caprara ، M. Fischetti ، and P. Toth ، "الگوریتم های مربوط به مسئله پوشش مجموعه" ، Annals of Research Operations ، Vol. 98 ، صص 353-371 ، 2000.

E. Balas ، "یک روش شاخه ای و محدود به کار در زیرشاخه برای پوشش مجموعه ،" Science Science ، Vol. 5 ، نه. 3 ، ماده 203 ، 1997.

J. E. Beasley ، "یک الگوریتم برای پوشش مشکل" ، مجله اروپایی تحقیقات عملیاتی ، جلد. 31 ، نه. 1 ، صص 85-93 ، 1987.

B. Yelbay ، S. I. Birbil ، and K Bülbül ، "مجموعه ای که از نظر مسئله مورد بررسی مجدد قرار گرفته است: یک مطالعه تجربی از ارزش اطلاعات دوگانه ،" مجله بهینه سازی صنعتی و مدیریت ، جلد. 11 ، نه. 2 ، صص 575-594 ، 2015.

R. A. Rushmeier و G. L. Nemhauser ، "آزمایشات با الگوریتم های موازی شاخه و محدود برای مسئله پوشش ،" نامه های تحقیقاتی عملیات ، جلد. 13 ، نه. 5 ، صص 277–285 ، 1993.

V. chvatal ، "یک اکتشافی حریص برای مشکل تنظیم شده" ، ریاضیات تحقیقات عملیات ، جلد. 4 ، نه. 3 ، صص 233-235 ، 1979.

B. Crawford ، R. Soto ، E. Monfroy ، F. Paredes ، and W. Palma ، "یک الگوریتم مورچه ترکیبی برای مسئله پوشش مجموعه" ، مجله بین المللی علوم فیزیکی ، جلد. 6 ، نه. 19 ، صص 4667-4673 ، 2011.

Z.-G. رن ، Z.-R. Feng ، L.-J. Ke ، و Z.-J. ژانگ ، "ایده های جدید برای استفاده از بهینه سازی کلونی مورچه ها در مشکل پوشش ،" رایانه ها و مهندسی صنایع ، جلد. 58 ، نه. 4 ، صص 774-784 ، 2010.

R. Hadji ، M. Rahoual ، E. Talbi ، and V. Bachelet ، "مستعمرات مورچه ها برای مجموعه ای از پوشش ،" در مجموعه مقالات مورچه های 2000 ، صص 63-66 ، 2015.

L. Lessing ، I. Dumitrescu ، و T. Stutzle ، "مقایسه بین الگوریتم های ACO برای مسئله پوشش مجموعه ،" در بهینه سازی کلونی مورچه ها و هوش swarm ، جلد. 3172 یادداشت های سخنرانی در علوم کامپیوتر ، صص 1-12 ، اسپرینگر ، برلین ، آلمان ، 2004.

M. J. Brusco ، L. W. Jacobs ، and G. M. Thompson ، "یک روش تقویت کننده برای تکمیل یک اکتشاف شبیه سازی شده برای مشکلات مربوط به پوشش مقرون به صرفه و با همبستگی ،" Annals of Operations Research ، جلد. 86 ، صص 611-627 ، 1999.

M. Caserta ، "الگوریتم متهوریستی مبتنی بر جستجوی Tabu برای مشکلات در مقیاس بزرگ" ، در متهوریستی: پیشرفت در بهینه سازی سیستم های پیچیده ، صص 43-63 ، اسپرینگر ، بوستون ، ماس ، ایالات متحده ، 2007.

J. E. Beasley و P. C. Chu ، "یک الگوریتم ژنتیکی برای مسئله پوشش مجموعه" ، مجله اروپایی تحقیقات عملیاتی ، جلد. 94 ، نه. 2 ، صص 392-404 ، 1996.

Y. Lu و F. J. Vasko ، "رویکرد راه حل یک پزشک یا یک پزشک برای مسئله پوشش مجموعه" ، مجله بین المللی محاسبات متهوریستی کاربردی ، جلد. 6 ، نه. 4 ، صص 1-13 ، 2015.

B. Crawford ، R. Soto ، M. Olivares-Suárez و F. Paredes ، "یک الگوریتم باینری Firefly برای مشکل پوشش مجموعه" ، پیشرفت در سیستم های هوشمند و محاسبات ، جلد. 285 ، صص 65-73 ، 2014.

B. Crawford ، R. Soto ، N. Berríos و همکاران ، "یک الگوریتم بهینه سازی Swarm Cat Binary برای مجموعه غیر غیرقابل توصیف ،" مشکلات ریاضی در مهندسی ، جلد. 2015 ، شناسه مقاله 578541 ، 8 صفحه ، 2015.

B. Crawford ، R. Soto ، C. Peña ، W. Palma ، F. Johnson ، and F. Paredes ، "حل مسئله پوشش مجموعه با الگوریتم جهش قورباغه در حال چرخش" ، در سیستم های اطلاعاتی و بانک اطلاعاتی هوشمند ، جلد. 9012 یادداشت های سخنرانی در علوم کامپیوتر ، صص 41-50 ، انتشارات بین المللی اسپرینگر ، چم ، سوئیس ، 2015.

R. Cuesta ، B. Crawford ، R. Soto و F. Paredes ، "یک الگوریتم کلونی زنبور مصنوعی برای مسئله پوشش مجموعه" ، در روندها و تکنیک های مدرن در علوم کامپیوتر ، جلد. 285 پیشرفت در سیستم های هوشمند و محاسبات ، صص 53-63 ، انتشارات بین المللی اسپرینگر ، چم ، سوئیس ، 2014.

R. Soto ، B. Crawford ، R. Olivares و همکاران ، "حل مسئله پوشش غیر غیرقابل توصیف با استفاده از جستجوی فاخته و بهینه سازی سیاه چاله" ، محاسبات طبیعی ، جلد. 16 ، نه. 2 ، صص 213–229 ، 2017.

M. Salveson ، "مشکل متعادل کردن خط مونتاژ" ، مجله مهندسی صنایع ، جلد. 6 ، صص 18-25 ، 1955.

E. K. Baker ، L. D. Bodin ، W. F. Finnegan ، and R. J. Ponder ، "راه حل های اکتشافی کارآمد برای یک مشکل برنامه ریزی خدمه هواپیمایی" ، معاملات من ، جلد. 11 ، نه. 2 ، صص 79-85 ، 2007.

I. Bartholdi ، "یک الگوریتم دورگرد تضمین شده برای برنامه ریزی چرخه ای و پوشش ،" تحقیقات عملیات ، جلد. 29 ، نه. 3 ، صص 501-510 ، 1981.

J. Rubin ، "تکنیک برای حل مشکلات گسترده پوشش ، با استفاده از برنامه ریزی خدمه هواپیمایی ،" علوم حمل و نقل ، جلد. 7 ، نه. 1 ، صص 34-48 ، 1973.

C. Toregas ، R. Swain ، C. Revelle ، and L. Bergman ، "محل تأسیسات خدمات اضطراری" ، تحقیقات عملیات ، جلد. 19 ، نه. 6 ، صص 1363-1373 ، 1971.

دبلیو واکر ، "با استفاده از مشکل تنظیم شده برای اختصاص شرکت های آتش نشانی به خانه های آتش نشانی" ، تحقیقات عملیات ، جلد. 22 ، نه. 2 ، صص 275–277 ، 1974.

K. Munagala ، S. Babu ، R. Motwani ، and J. Widom ، "مشکل پوشش مجموعه خط لوله" ، در تئوری بانک اطلاعاتی --- ICDT 2005 ، جلد. 3363 یادداشت سخنرانی در علوم کامپیوتر ، صص 83-98 ، اسپرینگر ، برلین ، آلمان ، 2005.

S. Helber ، K. Schimmelpfeng ، R. Stolletz و S. Lagershausen ، "استفاده از برنامه نویسی خطی برای تجزیه و تحلیل و بهینه سازی خطوط جریان تصادفی" ، Annals of Operations Research ، Vol. 182 ، صص 193–211 ، 2011.

M. A. Breuer ، "ساده سازی مشکل پوشش با استفاده از عبارات بولی" ، مجله ACM ، جلد. 17 ، صص 166-181 ، 1970.

A. Hatamlou ، "سیاه چاله: یک رویکرد جدید بهینه سازی اکتشافی برای خوشه بندی داده ها" ، علوم اطلاعات ، جلد. 222 ، صص 175-184 ، 2013.

S. Kumar, D. Datta, and S. K. Singh, "Black hole algorithm and its applications," in Studies in Computational Intelligence, vol. 575، ص 147-170، انتشارات بین المللی اسپرینگر، چم، سوئیس، 2015.

Y. Hamadi، E. Monfroy، و F. Saubion، جستجوی خودمختار، Springer، برلین، آلمان، 2012.

R. Soto، B. Crawford، R. Olivares و همکاران، "کنترل آنلاین استراتژی های شمارش از طریق الگوریتم خفاش و بهینه سازی سیاهچاله"، محاسبه طبیعی، جلد. 16، شماره2، ص 241-257، 2017.

R. Soto، B. Crawford، R. Olivares و همکاران، "استفاده از جستجوی خودمختار برای حل مشکلات رضایت از محدودیت از طریق رویکردهای جدید مدرن"، Swarm and Evolutionary Computation، جلد. 30، صفحات 64-77، 2016.

م. نعمتی، ح. مومنی و ن. بذرکار، "الگوریتم سیاهچاله های دودویی"، مجله بین المللی برنامه های کامپیوتری، جلد. 79، شماره6، صفحات 36-42، 2013.

S. Mirjalili and A. Lewis، "توابع انتقال S شکل در مقابل V شکل برای بهینه سازی ازدحام ذرات باینری" Swarm and Evolutionary Computation، جلد. 9، صفحات 1-14، 2013.

برودریک کرافورد، ریکاردو سوتو، جینو آستورگا، خوزه گارسیا، کارلوس کاسترو، و فرناندو پاردس، "قرار دادن فراابتکاری پیوسته به کار در فضاهای جستجوی باینری"، پیچیدگی، جلد. 2017، شناسه مقاله 8404231، 19 صفحه، 2017.

M. L. Fisher and P. Kedia، "راه حل بهینه مشکلات پوشش / پارتیشن بندی مجموعه با استفاده از اکتشافی دوگانه"، علوم مدیریت، جلد. 36، شماره6، صفحات 674-688، 1990.

H. W. Lilliefors، "در مورد آزمون Kolmogorov-Smiov برای نرمال بودن با میانگین و واریانس ناشناخته"، مجله انجمن آماری آمریکا، جلد. 62، شماره318، صص 399-402، 1967.

H. B. Mann و D. R. Whitney، "در آزمایشی که آیا یکی از دو متغیر تصادفی به طور تصادفی بزرگتر از دیگری است یا خیر"، Annals of Mathematical Statistics، جلد. 18، صفحات 50-60، 1947.

R. Soto, B. Crawford, A. Muñoz, F. Johnson, and F. Paredes، "توابع پیش پردازش، تعمیر و انتقال می توانند به الگوریتم های مشابه الکترومغناطیس باینری کمک کنند" در دیدگاه ها و کاربردهای هوش مصنوعی، جلد. 347 of Advances in Intelligent Systems and Computing، صفحات 89-97، Springer، Cham، Switzerland، 2015.

R. Soto, B. Crawford, S. Misra et al., "انتخاب توابع برای جستجوی خودمختار در برنامه نویسی محدودیت: GA در مقابل PSO" Tehnički vjesnik، جلد. 20، شماره4، صفحات 621-627، 2013.

R. Soto، B. Crawford، W. Palma و همکاران، "تقویت جستجوی خودمختار برای CSP ها از طریق خطوط آسمانی،" Information Sciences، جلد. 308، صفحات 38-48، 2015.

کپی رایت

حق چاپ © 2018 ریکاردو سوتو و همکاران. این یک مقاله با دسترسی آزاد است که تحت مجوز Creative Commons Attribution توزیع شده است که استفاده، توزیع و تکثیر نامحدود در هر رسانه را مجاز می‌کند، مشروط بر اینکه اثر اصلی به درستی ذکر شده باشد.