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《合肥工业大学》 2001年
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基于竞争性共同进化遗传算法求解对抗性问题

蒋培  
【摘要】: 仿生学创立于20世纪50年代中期,在仿生学的研究过程中,许多科学家 从生物的进化规律中获得了指导人造系统研究的新方法。其代表性工作包括 Holland提出的遗传算法,Fogel提出的进化规划,Rechenberg提出的进化策略 以及由Koza提出的遗传规划。而其中遗传算法的理论体系和算法结构较为完 善并被人们广泛认同。 在现实中,我们遇到的许多问题可以表述成在一个巨大的由测试事例构成 的空间中查找正确的解。在这类问题中,对于所有的候选解而言,由于其数目 太多而无法对它们进行评估,而且随机的测试事例采样也不能提供有用的信息。 对于这种问题,要想正确地评估所有候选解的绝对好坏是一件困难的事情。相 反,通过对不同候选解的比较和测试,则可能获得这些候选解的准确和有效的 评价,从而揭示候选解中的优缺点。这类问题可以从游戏策略、生物仿真、机 器学习以及生化药剂的研制方面得到体现。这就是对抗性问题。 本文第一章为引言部分,对各种进化算法,特别是遗传算法的发展和研究 现状进行了综述。 第二章分析了对抗性问题的来源和一些基本特点,并据此给出了该类问题 的一般性定义和实际工作中的应用前景。在此基础上,通过分析早期求解方法 中出现的一些局限性,并且根据对抗性问题的特点,提出了竞争性共同进化遗 传算法(Competitive Coevolutionary Genetic Algorithm,CCGA)的算法模型,用于 求解对抗性问题。 第三章从对抗性问题的几个主要方面论证了CCGA的理论依据,证明了该 方法在求解对抗性问题的优越性。另外,通过分析模式的全局性和单调性,证 明对于某些问题搜索其全局最优模式可以大大缩小解空间,从而导致更快、更 顺利地收敛到最优解,并把模式的单调性用于对遗传算法欺骗问题的划分,结 合吸收模式的性质,进一步探讨影响遗传算法困难的模式因素。本章提出了一 些定理,并给出了这些定理的详细证明,对今后的遗传算法设计具有一定的指 导意义。 第四章根据CCGA的特点,提出了无限群体的概念,并在此概念的基础上 就对抗性问题设计了几种独特的方法,这些方法包括:共享适应值、基因连锁、 摘 要 自适应变异、虚幻寄生体、精英群体、共享采样和同胞选择等,然后从理论和 实验上对这些方法给予的充分说明和论证。这些方法从不同的角度对对抗性问 题的难点问题提供了解决方案,有利于对抗性问题的求解。 本文第五章利用前面章节给出的CCGA算法模型和方法对两个对抗性问 题进行实验。其中一个问题为细胞自动机的规则学习,属于机器学习范畴。在 我们的实验中对其稍加转换,构成了对抗性问题。另一个则是追逃 oursuer工vader)实验,这是一个生物环境的模拟仿真,是一类典型的复杂对抗 性问题。通过对仿真实验结果的分析,指出了CCGA的一些设计要点,并验证 f 了CCGA对对抗性问题求解的有效性。 第六章对CCGA和对抗性问题的一些特性做了深入的探讨,这些探讨主要 是借鉴一些生物学的研究成果来拓展CCGA的算法性能,包括CCGA在生物 学上的意义、物种间的军备竞赛以及进化阶梯的作用等。 论文最后一章先对全文进行了总结,然后,提出了几个以后值得关注的研 究方向,以期对CCGA的研究有更进一步的了解,也希望给今后的研究工作带 来启示和借鉴。
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:TP18

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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1 黄良沛;城市供水系统的优化调度与智能控制研究[D];中南大学;2005年
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1 王善侠;基于遗传算法与视觉特性的分形图像压缩编码[D];长沙理工大学;2005年
2 熊浩;单桩悬臂法设计的改进研究[D];武汉理工大学;2005年
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【同被引文献】
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9 张清绵,徐明,王鸣,吴北雅,王凤兰;智能教学组织管理与课程调度系统[J];大连理工大学学报;1991年02期
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6 张安民;纯方位目标运动分析与鱼雷智能导引律研究[D];西北工业大学;2002年
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1 傅志斌;基于组件的网上课表编排查询系统WebTSS的分析与设计[D];河北大学;2001年
【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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1 黄焱,蒋培,王嘉松,杨敬安;基于可调变异算子求解遗传算法的欺骗问题[J];软件学报;1999年02期
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7 徐一兵;吉林邮政报刊发行业务竞争战略研究[D];吉林大学;2006年
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9 冯小兵;专利联盟及其反垄断规制研究[D];中国政法大学;2005年
10 刘世盛;中国—东盟自由贸易区的贸易效应研究[D];天津财经大学;2007年
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