Алгоритм искусственной пчелиной семьи

В области компьютерных наук и исследований операций алгоритм искусственной пчелиной семьи ( ABC ) представляет собой алгоритм оптимизации, основанный на интеллектуальном поведении роя медоносных пчел при поиске пищи, предложенный Дервишем Карабогой ( Университет Эрджиес ) в 2005 году. ^[1]

Алгоритм

В модели ABC колония состоит из трех групп пчел: работающих пчел, наблюдателей и разведчиков. Предполагается, что на каждый источник питания приходится только одна искусственно занятая пчела. Другими словами, количество занятых пчел в семье равно количеству источников пищи вокруг улья. Работающие пчелы идут к источнику пищи и возвращаются в улей и танцуют на этом участке. Работающая пчела, чей источник пищи был заброшен, становится разведчиком и начинает искать новый источник пищи. Зрители наблюдают за танцами нанятых пчел и в зависимости от танцев выбирают источники пищи. Основные этапы алгоритма приведены ниже: ^[1]

Первоначальные источники питания производятся для всех работающих пчел.
ПОВТОРИТЬ
- Каждая работающая пчела идет к источнику пищи в своей памяти и определяет ближайший источник, затем оценивает количество нектара и танцует в улье.
- Каждый зритель наблюдает за танцем наемных пчел и в зависимости от танцев выбирает один из их источников, а затем направляется к этому источнику. Выбрав вокруг него соседа, она оценивает количество его нектара.
- Заброшенные источники пищи определяются и заменяются новыми источниками пищи, обнаруженными разведчиками.
- Зарегистрирован лучший источник пищи, найденный на данный момент.
ДО тех пор, пока (требования не будут выполнены)

В ABC, популяционном алгоритме, положение источника пищи представляет собой возможное решение проблемы оптимизации, а количество нектара источника пищи соответствует качеству (пригодности) соответствующего решения. Число занятых пчел равно числу растворов в популяции. На первом этапе генерируется случайно распределенная начальная популяция (позиции источников пищи). После инициализации популяция подвергается повторению циклов поисковых процессов занятых, наблюдателей и пчел-разведчиков соответственно. Работающая пчела производит модификацию исходной позиции в своей памяти и обнаруживает новую позицию источника пищи. При условии, что количество нектара нового источника выше, чем у предыдущего источника, пчела запоминает положение нового источника и забывает старый. В противном случае она сохраняет положение того в своей памяти. После того, как все нанятые пчелы завершают процесс поиска, они делятся информацией о местоположении источников со зрителями на танцевальной площадке. Каждый наблюдатель оценивает информацию о нектаре, полученную от всех работающих пчел, а затем выбирает источник пищи в зависимости от количества источников нектара. Как и в случае с работающей пчелой, она вносит в свою память модификацию исходной позиции и проверяет количество нектара. При условии, что ее нектар выше, чем у предыдущей, пчела запоминает новое положение и забывает старое. Определяются заброшенные источники и случайным образом создаются новые источники, которые искусственные разведчики заменяют заброшенными.

Алгоритм искусственной пчелиной семьи

Алгоритм искусственной пчелиной семьи (ABC) — это метод оптимизации, который имитирует поведение медоносных пчел при кормлении и успешно применяется для решения различных практических задач. ^{[ нужна ссылка ]}. ABC принадлежит к группе алгоритмов роевого интеллекта и был предложен Карабогой в 2005 году.

Группа медоносных пчел, называемая рой, может успешно выполнять задачи посредством социального сотрудничества. В алгоритме ABC существует три типа пчел: работающие пчелы, пчелы-наблюдатели и пчелы-разведчики. Нанятые пчелы ищут пищу вокруг источника пищи в своей памяти; тем временем они делятся информацией об этих источниках пищи с пчелами-наблюдателями. Пчелы-наблюдатели склонны выбирать хорошие источники пищи из тех, которые нашли нанятые пчелы. Источник пищи более высокого качества (пригодности) будет иметь больше шансов быть выбранным пчелами-наблюдателями, чем источник пищи более низкого качества. Пчелы-разведчики произошли от немногочисленных работающих пчел, которые отказываются от своих источников пищи и ищут новые.

В алгоритме ABC первая половина роя состоит из работающих пчел, а вторая половина — пчел-наблюдателей.

Число занятых пчел или пчел-наблюдателей равно числу растворов в рое. ABC генерирует случайно распределенную начальную популяцию растворов SN (источников пищи), где SN обозначает размер роя.

Позволять $X_{i}=\{x_{i,1},x_{i,2},\ldots ,x_{i,n}\}$ представлять $i^{th}$ решение в рое, где $n$ это размерный размер.

Каждая работающая пчела $X_{i}$ генерирует новый вариант решения $V_{i}$ в окрестностях его нынешнего положения, как показано в уравнении ниже:

v_{i,k}=x_{i,k}+\Phi _{i,k}\times (x_{i,k}-x_{j,k})

где $X_{j}$ представляет собой случайно выбранное решение-кандидат ( $i\neq j$ ), $k$ — это случайный индекс измерения, выбранный из набора $\{1,2,\ldots ,n\}$ , и $\Phi _{i,k}$ это случайное число внутри $[-1,1]$ . Как только новый вариант решения $V_{i}$ генерируется, используется жадный выбор. Если значение пригодности $V_{i}$ лучше, чем у его родителя $X_{i}$ , затем обновить $X_{i}$ с $V_{i}$ ; в противном случае оставьте $X_{i}$ без изменений. После того, как все занятые пчелы завершат процесс поиска; они делятся информацией об источниках пищи с пчелами-наблюдателями посредством виляющих танцев. Пчела-наблюдатель оценивает информацию о нектаре, полученную от всех работающих пчел, и выбирает источник пищи с вероятностью, связанной с количеством нектара. Этот вероятностный выбор на самом деле представляет собой механизм выбора колеса рулетки, который описывается уравнением ниже:

P_{i}={\frac {\mathrm {fit} _{i}}{\sum _{j}{\mathrm {fit} _{j}}}}

где $\mathrm {fit} _{i}$ это фитнес-ценность $i^{th}$ решение в рое. Как видно, чем лучше решение $i$ , тем выше вероятность $i^{th}$ выбран источник питания. Если положение не может быть улучшено в течение заранее определенного количества (так называемого лимита) циклов, то источник пищи прекращается. Предположим, что заброшенный источник $X_{i}$ , а затем пчела-разведчик обнаруживает новый источник пищи, который можно заменить $i^{th}$ как уравнение ниже:

x_{i,k}=lb_{k}+\Phi _{i,k}\times (ub_{k}-lb_{k})

где $\Phi _{i,k}=\mathrm {rand} (0,1)$ это случайное число внутри $[0,1]$ на основе обычного ^{[ ненадежный источник? ]} распространение и $lb_{k},ub_{k}$ представляют собой нижнюю и верхнюю границы $k^{th}$ размерность соответственно.

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Карабога, Дервиш (2005). «Идея численной оптимизации на основе роя медоносных пчел». S2CID 8215393 . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )

Внешние ссылки

Домашняя страница алгоритма искусственной пчелиной семьи (ABC) , Турция: Группа исследования интеллектуальных систем, факультет компьютерной инженерии, Университет Эрджиес

[Karaboga2005-1] Jump up to: ^а ^б Карабога, Дервиш (2005). «Идея численной оптимизации на основе роя медоносных пчел». S2CID 8215393 . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )

[1]