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《太原理工大学》 2003年
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思维进化计算——搜索算法的开发和算法性能的分析

王俊丽  
【摘要】: 进化计算是模拟生物进化过程与机制的一类随机优化计算模型。自从80年代中期以来,世界各国都掀起了进化计算的研究热潮。20世纪60年代中期,Holland教授首次应用模拟遗传算子来研究适应性中的人工问题,提出了模仿自然界生物进化过程的遗传算法(GA)。经过三十多年的发展,无论在算法的改进方面,还是理论以及应用研究方面,都已取得了很大的进步和成功。但是遗传算法中仍然存在许多问题,如建筑块假设、早熟收敛和进化时间长等问题。 根据对GA存在问题的思考以及对人类思维进步的分析,模仿人类社会中存在的趋同和异化现象,孙承意教授于1998年8月提出了思维进化计算(MEC)。经过几年来的理论和实验研究,目前思维进化计算在理论上已经有了很大的发展,同时也广泛应用于一些实际问题,所有这些工作已经为MEC建立了一个初步完整的体系。 本文在对进化计算和思维进化计算这些背景知识的回顾和了解基础上,从新策略的开发、搜索效率比较和分析、高维性能测试和多种算法性能比较这几个方面来讨论和改进MEC的性能,进一步丰富由孙承意教授1998年提出的MEC框架。论文中的创新点如下: 首先,为MEC开发了两种新的算法策略。一种是采用拒绝域的异化策略,它可以使MEC在异化时避免重复搜索,来提高算法的计算效率。另外一种是基于预测的趋同策略,它能够提高趋同过程的搜索效率,并具有很强的自适应能力。 其次,讨论了MEC的搜索效率问题。构造了系列的测试函数对不同的算法进行系统的测试,定义了算法的搜索计算量和搜索效率,通过搜索效率和收敛率两种方法,比较并讨论了MEC和几种遗传算法的性能。实 太原理工大学硕士学位论文 验结果表明MEC具有良好的性能,尤其是对于欺骗性强的函数,更现其 优越性。 接下来,测试了高维空间中MEC的优化性能。考虑了高维函数的复 杂性,并且设计了Windows下的双层MEC算法,即用第一级MEC来优 化用于函数优化的(第二级)MEc中参数。使用该双层MEC算法进行MEC 高维空间的性能的实验研究。结果表明MEC的搜索计算量按维数的幂函 数增长,相对于完全搜索的指数函数而言要小的多。 另外,剖析了MEC的趋同操作和异化操作,分析了MEC具有高搜索 效率的原因。分析认为MEC不是对整个解空间进行相等强度的搜索,而 是通过异化操作在整个解空间中选择寻找有希望存在最优解的吸引域,再 对这些区域进行趋同(局部)搜索,而在趋同(局部)搜索中又只搜索了一个窄 的带子,因此MEC具有很高的搜索效率。 最后,介绍了几种目前倍受国内外关注,而且广泛应用的进化算法。 通过对算法本质特征的深入了解,来比较它们与MEC在实现原理上的不 同之处,客观地讨论了各个算法的性能。从而有益于正确地了解MEC在 进化计算中所处的地位,以及其它算法中的可取之处,从而更进一步的完 善思维进化计算。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TP301.6

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 贾晋;基于改进遗传算法的AGC功率调配和机组优化组合研究[D];南京理工大学;2007年
2 尚彦维;基于思维进化算法的单相电机矢量控制系统[D];太原理工大学;2009年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 张讲社,徐宗本,梁怡;整体退火遗传算法及其收敛充要条件[J];中国科学E辑:技术科学;1997年02期
2 王川龙,孙承意;基于思维进化的MEBML算法的收敛性研究[J];计算机研究与发展;2000年07期
3 曾建潮,查凯;基于思维进化机器学习的自适应趋同策略[J];计算机工程与科学;2000年04期
4 孙承意,谢克明,程明琦;基于思维进化机器学习的框架及新进展[J];太原理工大学学报;1999年05期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘建霞;李楠;谢克明;;改进的思维进化算法在阵列天线综合中的应用[J];测试技术学报;2009年04期
2 杨秀霞,张晓锋,张毅;基于加速遗传算法的舰船电力系统故障恢复[J];电工技术学报;2005年05期
3 毛玉宾,王秀丽,王锡凡;多阶段输电网络最忧规划的遗传算法[J];电力系统自动化;1998年12期
4 曹俊琴;冯家鹏;张春美;;一种基于思维进化算法的神经网络求解机器人逆运动学问题[J];电脑开发与应用;2008年04期
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6 张建军;李秀广;武娟;;基于思维进化BP网络的电力系统暂态稳定事故筛选[J];电气技术;2010年05期
7 林依华,张中杰,尹成,周熙襄;复杂地形条件下静校正的综合寻优[J];地球物理学报;2003年01期
8 王磊,潘进,焦李成;免疫算法[J];电子学报;2000年07期
9 陈小平,于盛林;遗传算法在FIR滤波器设计——频率抽样法中的应用[J];电子学报;2000年10期
10 王磊,焦李成,刘芳,张艳宁;免疫进化子波网络及其学习算法[J];电子学报;2001年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前9条
1 杨益;方潜生;汪力君;;基于Handel-C的数字芯片的设计方法研究与实现[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
2 林依华;张中杰;尹成;周熙襄;;复杂地形条件下静校正的综合寻优[A];中国科学院地质与地球物理研究所二○○三学术论文汇编·第二卷(青藏高原)[C];2003年
3 焦李成;王磊;;免疫全局优化计算[A];中国体视学学会’99学术报告会论文集[C];1999年
4 ;Using Genetic Algorithm on Rough Set Reduction of Attributes[A];Proceedings of the Second Conference on Fuzzy Information & Engineering[C];2005年
5 焦李成;王磊;;免疫进化算法[A];1999年中国神经网络与信号处理学术会议论文集[C];1999年
6 徐金荣;李允;唐苗苗;;基于杰出选择策略的伪并行遗传算法[A];2008'中国信息技术与应用学术论坛论文集(二)[C];2008年
7 宗敬群;;一类混合自适应遗传算法及性能分析[A];Systems Engineering, Systems Science and Complexity Research--Proceeding of 11th Annual Conference of Systems Engineering Society of China[C];2000年
8 刘从新;吉培荣;曾维鲁;;整体退火遗传算法用于FIR滤波器的频率采样设计[A];中国仪器仪表学会第五届青年学术会议论文集[C];2003年
9 孙承意;王皖贞;贾鸿雁;;思维进化计算的产生与进展[A];2001年中国智能自动化会议论文集(上册)[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张会红;基于XNOR/OR的FPRM极性优化研究[D];华东理工大学;2011年
2 陈霄;DNA遗传算法及应用研究[D];浙江大学;2010年
3 张克俊;基因表达式编程理论及其监督机器学习模型研究[D];浙江大学;2010年
4 吕青;思维进化和支持向量机理论及其在炼焦配煤优化中的应用研究[D];太原理工大学;2011年
5 王芳;基于群体智能的思维进化算法及其在图像分割中的应用[D];太原理工大学;2010年
6 袁丽华;基于物种进化的遗传算法研究[D];南京航空航天大学;2009年
7 李军华;基于知识和多种群进化的遗传算法研究[D];南京航空航天大学;2009年
8 刘磊;面向武器装备体系发展的体系演化建模与探索分析方法研究[D];国防科学技术大学;2011年
9 汤旻安;基于软计算融合的城市道路交通资源选址研究[D];兰州交通大学;2011年
10 陈俊风;一类计算智能方法的停滞问题研究[D];浙江大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吕卉;基于空间交配遗传算法的收敛性分析[D];湘潭大学;2010年
2 叶海;求解非线性问题的混合遗传算法研究[D];福建师范大学;2009年
3 苑金海;基于遗传算法的插花艺术设计研究[D];山东师范大学;2011年
4 王萍萍;基于捕食搜索策略的遗传算法的研究及应用[D];江南大学;2011年
5 张新诺;组卷算法研究[D];吉林大学;2011年
6 王栋慧;基于遗传算法的求解服装供应链协同定价系统的设计与实现[D];华东师范大学;2011年
7 张特;基于人工免疫思维进化算法的变压器故障诊断[D];湘潭大学;2011年
8 金榜;基于调度和资源绑定的功耗优化技术研究[D];宁波大学;2010年
9 黄豪;基于改进遗传算法的切削参数优化[D];华中科技大学;2009年
10 刘玉;基于思维进化计算的输电网规划方法研究[D];华中科技大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 冬雷,李永东,王文森,李明才;矢量控制中感应电动机转子电阻的自适应辨识[J];电工技术学报;2002年04期
2 高宗和;自动发电控制算法的几点改进[J];电力系统自动化;2001年22期
3 武亚光,李卫东,吴海波,张锐,金钟鹤,柳焯;我国发电侧电力市场中AGC机组的调配框架[J];电力系统自动化;2003年02期
4 李卫东,吴海波,武亚光,张锐,金钟鹤;电力市场下AGC机组调配的遗传算法[J];电力系统自动化;2003年15期
5 赵学顺,甘德强,文福拴,黄民翔,余志伟,钟志勇;计及联络线功率偏差处罚的AGC容量获取与调节策略[J];电力系统自动化;2003年23期
6 冯玉昌,滕贤亮,涂力群;AGC机组调节速率和精度的实时计算方法[J];电力系统自动化;2004年04期
7 汪德星;电力系统运行中AGC调节需求的分析[J];电力系统自动化;2004年08期
8 林万菁,刘娆,李卫东,武亚光,张锐,金钟鹤;发电侧电力市场下的AGC容量确定与机组选择[J];电力系统自动化;2004年19期
9 邹斌,许卫洪,丁峰;一种新的AGC机组绩效考评方法[J];电力系统自动化;2005年11期
10 郑延海,张小白,钱玉妹,徐田;电力系统实时安全约束调度的混合算法[J];电力系统自动化;2005年12期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 介婧;曾建潮;;单群体思维进化算法[A];2000中国控制与决策学术年会论文集[C];2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 叶剑斌;电力市场环境下计及AGC的机组组合问题[D];浙江大学;2003年
2 倪波;发电市场中主能量市场的辅助决策问题与AGC容量需求预测问题的探讨[D];浙江大学;2003年
3 吴海波;电力市场下AGC机组调配理论研究[D];大连理工大学;2003年
4 周熙炜;基于扩展卡尔曼滤波算法的异步电机参数辨识[D];西安理工大学;2003年
5 杨伟龙;电力市场下自动发电控制(AGC)辅助服务的交易计划制定方法[D];华北电力大学(北京);2004年
6 林万菁;发电侧电力市场AGC机组调配研究[D];大连理工大学;2004年
7 王喆;社会演化算法在机组组合中的应用[D];天津大学;2004年
8 史国青;火电厂机组负荷优化组合分配问题的研究[D];华北电力大学(北京);2005年
9 谢亮;考虑AGC的机组组合问题研究[D];华北电力大学(北京);2005年
10 潘杨;AGC机组调控的遗传算法研究[D];武汉大学;2005年
【二级引证文献】
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 刘文许;林礼清;温步瀛;;电力市场下基于改进粒子群算法的AGC机组选择[A];中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十四届学术年会论文集(中册)[C];2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 徐宗本,高勇;遗传算法过早收敛现象的特征分析及其预防[J];中国科学E辑:技术科学;1996年04期
【相似文献】
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1 周秀玲;郭平;陈宝维;王静;;几种计算超体积算法的比较研究[J];计算机工程;2011年03期
2 陈皓;崔杜武;;Gray编码对族群进化算法性能的改进[J];计算机应用;2009年01期
3 陈国初,俞金寿;微粒群优化算法[J];信息与控制;2005年03期
4 丛琳;沙宇恒;焦李成;;组织进化粒子群数值优化算法[J];模式识别与人工智能;2007年02期
5 陈培军,曾建潮;应用思维进化计算求解顶点着色问题[J];太原重型机械学院学报;2004年03期
6 周艳平;顾幸生;;差分进化算法研究进展[J];化工自动化及仪表;2007年03期
7 介婧,曾建潮;基于遗传算法与思维进化计算的一种广义进化模型[J];小型微型计算机系统;2004年03期
8 马海平;李雪;林升东;;生物地理学优化算法的迁移率模型分析[J];东南大学学报(自然科学版);2009年S1期
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10 陈红洲,顾国昌,康望星;一种具有感觉的微粒群算法[J];计算机研究与发展;2005年08期
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1 孙承意;王皖贞;贾鸿雁;;思维进化计算的产生与进展[A];2001年中国智能自动化会议论文集(上册)[C];2001年
2 王丽爱;孙承意;;采用双层MEC研究MEC的多峰优化性能[A];2003年中国智能自动化会议论文集(下册)[C];2003年
3 贾美丽;弓建军;孙承意;;PMEC在集群计算机上的实现[A];2003年中国智能自动化会议论文集(下册)[C];2003年
4 马海平;李雪;林升东;;生物地理学优化算法的迁移率模型分析[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第五分册)[东南大学学报(增刊)][C];2009年
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6 杨坤德;马远良;史仪凯;;任意信号源盲分离算法性能研究[A];中国声学学会2003年青年学术会议[CYCA'03]论文集[C];2003年
7 褚德欣;;进化计算及其在智能控制中的应用[A];山西省科学技术情报学会学术年会论文集[C];2004年
8 刘萍;刘燕兵;谭建龙;郭莉;;对多模式串匹配算法性能评测方法的探讨[A];全国网络与信息安全技术研讨会论文集(下册)[C];2007年
9 赵清杰;杨波;;基于进化计算的BP网权值训练算法及其应用探讨[A];1998年中国智能自动化学术会议论文集(下册)[C];1998年
10 吕岗;赵鹤鸣;;一种优化前向神经网络权值的免疫算法[A];2003年中国智能自动化会议论文集(上册)[C];2003年
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1 李;信安世纪在IA-64上搞安全[N];中国计算机报;2001年
2 易水;新词集锦(382)[N];计算机世界;2003年
3 本报记者 范毅波 张旭军;带上望远镜上路[N];网络世界;2005年
4 中科院自动化所人工智能实验室 段少雄 张堂辉 田捷;指纹圈点未来生活[N];中国计算机报;2001年
5 中国科技大学计算机系 邢方亮;计算智能百花齐放[N];计算机世界;2003年
6 通讯员 张章 记者 冯珍;世界著名软计算专家玄光男教授到黄冈师院讲学[N];黄冈日报;2007年
7 邢方亮;计算智能大有可为[N];计算机世界;2003年
8 思琦;智能机器人成人类远征太阳系得力“侦察兵”[N];大众科技报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 罗长童;低维单形进化算法及其应用[D];吉林大学;2007年
2 尹文君;面向不确定制造过程调度问题的进化计算方法及其应用[D];清华大学;2004年
3 钟伟才;多智能体进化模型和算法研究[D];西安电子科技大学;2004年
4 刘静;协同进化算法及其应用研究[D];西安电子科技大学;2004年
5 王志春;基于进化计算的复杂分类算法研究及应用[D];天津大学;2010年
6 王帅强;基于进化计算的行为模型自动精化和排序学习方法的研究[D];山东大学;2009年
7 杨海军;进化计算中的模式理论、涌现及应用研究[D];天津大学;2004年
8 厉剑;火灾探测信号处理算法及其性能评估方法研究[D];大连理工大学;2006年
9 李智欢;无功优化进化计算的局部搜索策略及多目标处理方法[D];华中科技大学;2010年
10 薛明志;进化计算与小波分析若干问题研究[D];西安电子科技大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王俊丽;思维进化计算——搜索算法的开发和算法性能的分析[D];太原理工大学;2003年
2 王丽爱;研究思维进化计算的多峰优化性能及研究算法参数对效率的影响[D];太原理工大学;2004年
3 贾美丽;并行思维进化计算的实现[D];太原理工大学;2004年
4 弓剑军;并行思维进化计算的性能分析[D];太原理工大学;2004年
5 周旭东;采用思维进化计算求解最大团问题[D];太原理工大学;2004年
6 庞巍;进化计算算法在路径优化问题应用的研究[D];吉林大学;2004年
7 安磊;一种基于遗传算法的数据挖掘技术的研究与应用[D];河海大学;2001年
8 费璐璐;进化计算在作物生长模型优化中的应用研究[D];华东师范大学;2004年
9 彭轩;遗传算法及其在图像分割中的应用[D];吉林大学;2006年
10 华洁;函数聚类及其进化计算知识获取研究[D];西安理工大学;2010年
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