Thư viện tri thức trực tuyến
Kho tài liệu với 50,000+ tài liệu học thuật
© 2023 Siêu thị PDF - Kho tài liệu học thuật hàng đầu Việt Nam

Hệ cộng dồn "mùi" cải tiến trong tối ưu hóa bầy kiến
Nội dung xem thử
Mô tả chi tiết
T¹p chÝ KHKT N«ng nghiÖp 2007: TËp V, Sè 4: 60-66 §¹i häc N«ng nghiÖp I
HÖ CéNG DåN “MïI” C¶I TIÕN TRONG TèI ¦U HãA BÇY KIÕN
An Improved Aggregation Pheromone System in the Ant Colony Optimization
NguyÔn Hoµng Huy*
, NguyÔn H¶i Thanh*
SUMMARY
As a bio-inspired computational paradigm, Ant colony optimization (ACO) has been
applied with great success to a large number of discrete optimization problems. However, up to
now, there are few adaptations of ACO to continuous optimization problems, whereas these
problems are frequent occurrence. Moreover, almost all of the adaptations use marginal
distribution models and the pheromone update rules used are quite different than those of the
original ACO algorithms. In some recent papers, Shigeyoshi Tsutsui and colleagues have
proposed two algorithms for continuous optimization called the Aggregation Pheromone
System (APS) and the enhanced APS (eAPS). These algorithms apply the same pheromone
update rule in a way similar to those of the original ACO algorithms, and as a result the
aggregation pheromone density eventually becomes a mixture of multivariate normal
probability density functions. However, both of the above algorithms do not guarantee to find
out a solution converging to an optimal solution. Based on an insight into the mathematical
techniques used to prove convergence of ACO algorithms on the discrete domain, we propose
an improved APS (iAPS). iAPS inherits APS’s ant-colony based approaches and allows a
stronger exploration of better solutions found and at the same time; it can prevent premature
stagnation of the search. Consequently, iAPS has a higher probability of finding out an optimal
solution. We hope iAPS will be applied for realistic optimization problems in agricultural fields.
Keywords: Aggregation pheromone system, Ant colony optimization (ACO), approximation
algorithm, metaheuristics.
1. §ÆT VÊN §Ò
Trong c¸c nghiªn cøu vÒ n«ng nghiÖp vµ
sinh häc, chóng ta gÆp nhiÒu bµi to¸n tèi −u.
NhiÖm vô chÝnh cña c¸c bµi to¸n nµy lµ ph¶i
x©y dùng mét ph−¬ng ph¸p hiÖu qu¶ ®Ó t×m ra
nh÷ng gi¶i ph¸p tèi −u nhÊt. VÊn ®Ò nµy, thùc
chÊt ®−îc ®−a vÒ bµi to¸n t×m gi¸ trÞ nhá nhÊt
cña mét hµm sè f (x) trªn miÒn n X ⊂ R .
Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, mét sè nghiªn cøu
(Bilchev G. and Parmee I. C., 1995; Dreo J.
and Siarry P., 2002; Pourtakdoust S.H. and
Nobahari H., 2004; Socha K., 2004; Tsutsui S.,
2006; Wodrich M. and Bilchev G., 1997) ®·
triÓn khai mét sè ph−¬ng ph¸p tiÕp cËn ph−¬ng
ph¸p tèi −u hãa bÇy kiÕn (ACO) ®Ó gi¶i bµi
to¸n tèi −u liªn tôc trªn.
Ph−¬ng ph¸p ACO lµ mét ph−¬ng ph¸p
tÝnh to¸n hiÖu qu¶ trong lÜnh vùc tÝnh to¸n tù
nhiªn míi mÎ hiÖn nay: trÝ tuÖ bÇy ®µn (swarm
intelligence) (Engelbrecht A.P., 2005). Môc
®Ých cña nh÷ng m« h×nh tÝnh to¸n trÝ tuÖ bÇy
®µn lµ m« pháng tËp qu¸n ®¬n gi¶n vµ nh÷ng
t¸c ®éng côc bé ®èi víi m«i tr−êng xung quanh
cña tõng c¸ thÓ, tõ ®ã thu ®−îc nh÷ng tËp qu¸n
cña bÇy ®µn phøc t¹p h¬n cã thÓ ®−îc sö dông
®Ó gi¶i quyÕt nh÷ng bµi to¸n khã trong thùc tÕ,
chñ yÕu lµ nh÷ng bµi to¸n tèi −u. Ph−¬ng ph¸p
ACO m« pháng tËp qu¸n t×m ®−êng ®i ng¾n
nhÊt cña bÇy kiÕn khi kiÕm ¨n. Khi ®i ®Õn
nguån thøc ¨n, tõng con kiÕn tiÕt ra “mïi”
(pheromone) trªn ®−êng ®i vµ thÝch chän
nh÷ng ®−êng ®i cã nång ®é “mïi” cao. Do ®ã,
nh÷ng ®−êng ®i ng¾n nhÊt cã nhiÒu kh¶ n¨ng
cµng ngµy nång ®é “mïi” cµng t¨ng vµ ®−îc
nhiÒu kiÕn lùa chän h¬n.
Ph−¬ng ph¸p ACO, vÒ nghiªn cøu thùc
nghiÖm, ®· ®−îc ¸p dông rÊt thµnh c«ng trong
*
Khoa C«ng nghÖ th«ng tin, §¹i häc N«ng nghiÖp I .
66