第章計(jì)算智能粒子群優(yōu)化

人工智能ArtificialIntelligence(AI)董紅斌donghongbin@

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院2013年9-10月2023/7/2

第4章計(jì)算智能4.7粒子群優(yōu)化算法2023/7/24.7粒群優(yōu)化4.7.1群智能和粒群優(yōu)化群智能粒群優(yōu)化4.7.2粒群優(yōu)化算法個(gè)體最佳算法全局最佳算法局部最佳算法2023/7/24.7.1群智能與粒群優(yōu)化1群智能群：某種相互交互的組織群的個(gè)體：螞蟻、蜜蜂、黃蜂、魚群、鳥群等2023/7/2群智能的特點(diǎn)：個(gè)體結(jié)構(gòu)和行為是非常簡(jiǎn)單的，通過個(gè)體之間的相互作用與協(xié)同合作，可以構(gòu)成非常復(fù)雜的群行為。2023/7/2基于群智能的算法：粒群算法：模擬鳥群的智能行為蟻群算法：模擬螞蟻的覓食行為用途：解決最優(yōu)化問題2023/7/22粒群優(yōu)化粒（子）群優(yōu)化（ParticleSwarmOptimization，PSO)算法是一種模擬鳥群行為的群體搜索算法。2023/7/2粒子群的最初含義：通過圖形來模擬鳥群優(yōu)美和不可預(yù)測(cè)的空中飛行動(dòng)作，發(fā)現(xiàn)鳥群支配同步飛行和以最佳隊(duì)形突然改變飛行方向并重新編隊(duì)的能力。2023/7/2在粒子群優(yōu)化中，粒子（個(gè)體）在搜索空間中是不斷地改變位置的，但是位置變化要受到其鄰近粒子行為的影響，所以說，粒子群優(yōu)化算法是一種共生合作算法。2023/7/24.買7.超2粒子道群優(yōu)身化算丟法群是省粒子僚的集合，每閣一個(gè)乖粒子遣代表胃一個(gè)容許配解。每塑一個(gè)近粒子催的位置由原楚先的位置和鄰?fù)Ｕ匙拥奈恢脕泶_失定。20員23碼/6閣/2浩6令xi(t)：粒子Pi在時(shí)壺刻t的位扮置vi(t)：位置仿變化袋速度則霸粒子Pi的當(dāng)浮前位乏置為xi(t)稍=xi(t-久1占)苗+vi(t)vi(t)xi(t-縱1螺)xi(t)20裳23藥/6趙/2遍6三種鵝基本求的PS薪O算法個(gè)體當(dāng)最佳他算法全局剛最佳永算法局部織最佳澇算法20所23唱/6敬/2繪61個(gè)體個(gè)最佳炎算法特點(diǎn)：每右一個(gè)珍個(gè)體漢只將拐它的籃當(dāng)前茶位置向與自族己的酷最佳眨位置顛的性故能值物作比壩較，切而不投使用雪其他質(zhì)粒子贈(zèng)的信賽息。20臥23系/6艇/2鞋6記號(hào)率：目標(biāo)屬函數(shù)伶、性業(yè)能函恰數(shù)已經(jīng)欺得到乏的最竹佳性螞能值最佳輔性能午值對(duì)替應(yīng)的術(shù)自變懂量值戴，即高最佳麗的粒特子位柿置20嶼23陵/6谷/2焰6算法卡步驟：對(duì)于掌粒子磚群P(t)初始核化，巷使得t=0時(shí)每題一個(gè)皆粒子Pi的位賓置xi(t)是隨飯機(jī)的他。利用刻每一慨個(gè)粒壘子的鴉當(dāng)前隔位置赤計(jì)算偏其性擾能函紡數(shù)值吐（即店目標(biāo)廟函數(shù)賴值）泛。20焰23洽/6控/2煙6(3瓦)比較聚每一勺個(gè)粒緊子的赴當(dāng)前烤性能躺值與服至今掀得到絲式的最偶佳性晌能，歪如果則20承23感/6刮/2飼6(4盛)改變室每一丹個(gè)粒武子的踩速度位置凝隨機(jī)熱數(shù)(改變編參數(shù))每一灰個(gè)粒掀子的抓新位淹置(5懇)轉(zhuǎn)到(2狂)，重勺復(fù)(2寶)-牽(4琴)，直旱到收剃斂為既止。20躲23羊/6瘋/2想6說明：粒子車離原盆先發(fā)壩現(xiàn)的擾最佳政位置鳳越遠(yuǎn)立，使絹粒子伴回到六它最吸佳位就置所拉需要萌的速冷度就遍越大沫。隨機(jī)獸數(shù)的上限是用翁戶選丈定的途算法換參數(shù)佳，其毅值越告大，蛙粒子乞軌跡涉振蕩襲就越擱大；遵反之河，軌千跡就耕越平斯滑。20躍23茂/6逢/2裝62全局的最佳繪算法在全或局最歸佳算汽法中雹，粒幅子群制的全穩(wěn)局最鳥優(yōu)方虧案具牌有星揚(yáng)形的鄰域歲拓?fù)浔诮Y(jié)構(gòu)：20喜23信/6思/2粘6在該對(duì)結(jié)構(gòu)睜中，測(cè)每一摧個(gè)粒鎮(zhèn)子都襲能與熊其他暑粒子醫(yī)進(jìn)行通信，形森成一劃個(gè)全降連接墓的網(wǎng)宴絡(luò)。每一眠個(gè)粒銷子的移動(dòng)圾速度由粒冬子群稼中的餅最佳翅粒子億位置賓、本嫌粒子扛的最獻(xiàn)佳位逼置來毀決定奶。20膏23璃/6圖/2使6算法孩步驟：對(duì)于沈粒子炮群P(t)初始睡化，階使得t=0時(shí)每吩一個(gè)若粒子Pi的位壘置xi(t)是隨奔機(jī)的防。利用假每一滔個(gè)粒油子的單當(dāng)前辰位置堵計(jì)算垂其性愈能函償數(shù)值雜（即段目標(biāo)修函數(shù)香值）風(fēng)。20種23折/6稈/2叔6(3脅)比較謹(jǐn)每一透?jìng)€(gè)粒重子的尚當(dāng)前觀性能轎值與壘至今翠得到丟的最妥佳性材能，瓶如果則20沉23科/6似/2晃6(4疾)將每氣一個(gè)冬粒子紅的性握能與摸全局窄最佳減粒子補(bǔ)的性忍能進(jìn)逆行比餡較，天如果則即找孕出迄習(xí)今為喬止的旦最佳魔粒子鎖位置暫及其及性能標(biāo)值20克23潔/6賣/2晉6(4恥)(續(xù)）遙改揪變每癢一個(gè)謙粒子球的速暮度位置釀隨機(jī)球數(shù)第二勒項(xiàng)：付認(rèn)知抵分量第三歪項(xiàng)：視社會(huì)竭分量20襲23劫/6治/2庸6(4霉)(續(xù))每一燥個(gè)粒痕子的馬新位盞置(5講)轉(zhuǎn)到(2燭)，重廣復(fù)(2助)-射(4鋪)，直執(zhí)到收六斂為苗止。20菌23刺/6晴/2勞6說明：粒子圣離開獅全局確最佳煌位置耍和自蹲己的愚最佳佩位置朗越遠(yuǎn)究，使垃其回眾到本餃身最?yuàn)^佳位物置的穿速度序就越惑大。隨機(jī)懸數(shù)(1,2)可以竭確定或?yàn)閕=rici，其廈中ri～U(0交,汪1崗)，ci為正套加速責(zé)度常航數(shù)。20膏23課/6涂/2坑63局部舞最佳瀉算法在局湊部最筋佳算猶法中產(chǎn)，粒假子群皇的局辯部最掏優(yōu)方哀案具憐有環(huán)正形的彈鄰域烤拓?fù)滏i結(jié)構(gòu)毯：20恭23壟/6花/2沸6在該捏結(jié)構(gòu)隙中，劈燕每一嶺個(gè)粒激子只芬與其n個(gè)鄰蘿近粒諒子進(jìn)貞行通惕信，繳形成受一個(gè)愁部分旗連接翁的網(wǎng)蜻絡(luò)。每一兼?zhèn)€粒株子的魄移動(dòng)悅速度抵由鄰伍域內(nèi)忌的最塊佳粒村子位縣置、瘦本粒肥子的暴最佳狠位置徐來決諒定。n=220顧23虧/6片/2殃6算法息步驟：對(duì)于裁粒子朋群P(t)初始往化，泡使得t=0時(shí)每席一個(gè)咱粒子Pi的位叼置xi(t)是隨牽機(jī)的爽。利用際每一子個(gè)粒敢子的辣當(dāng)前娛位置食計(jì)算鐮其性浙能函停數(shù)值彼（即狐目標(biāo)山函數(shù)單值）六。20韻23等/6淺/2銀6(3如)比較畢每一考個(gè)粒壤子的貸當(dāng)前隱性能孕值與薄至今斷得到屋的最搭佳性圓能，輸如果則20是23姿/6胡/2術(shù)6(4施)將每妨一個(gè)則粒子盡的性寬能與乘局部俊最佳連粒子屋的性司能進(jìn)探行比羅較，船如果則即找昂出迄蓄今為翠止的丟局部糾最佳排粒子努位置勉及其階性能羅值20亮23片/6敏/2祝6(4嗎)(續(xù)）區(qū)改梳變每充一個(gè)矩粒子喂的速月度位置令隨機(jī)清數(shù)第二瘋項(xiàng)：舞認(rèn)知絕分量第三句項(xiàng)：豬社會(huì)段分量20禿23敘/6拐/2概6(4趁)(續(xù))每一辦個(gè)粒費(fèi)子的玩新位四置(5膨)轉(zhuǎn)到(2括)，重冒復(fù)(2紋)-卷(4得)，直窄到收催斂為淋止。20獎(jiǎng)23筐/6公/2警6說