第9章 现代优化设计方法技巧.ppt

第9章 现代优化设计方法 §9.1遗传算法 §9.2 蚁群算法 §9.3 模拟退火算法 §9.4 神经网络算法 §9.5 专家系统算法 §9.6 基于知识的广义优化算法 无序中寻求有序，随机中寻求必然 §9.1 遗传算法 把优化问题的一组基本可行解（染色体）用二进制（或十进制）字符串进行编码。其中一位或几位字符组合称为一个基因（元素）。取若干染色体作为种群，根据自然界遗传规律，进行基因的交换、变异，不断杂交和不断选择适应度好的染色体，实现种群向更优的种群转换（进化）。 特点：多点有哪些信誉好的足球投注网站、不采用导数信息、采用编码方法、以概率原则指导有哪些信誉好的足球投注网站。 适应于求解不连续、多峰、高维、具有凹凸性的问题。 盲目性。对于低维、连续、单峰等简单问题，不显优越 §9.2 蚂蚁算法 模仿蚁群的协同学习机制，以较小的时间复杂度代价获得问题的全局最优解。蚁群受到食物气味的吸引，能借助协同学习机制有哪些信誉好的足球投注网站到由洞穴（出发点）到食物（目的地）之间的最短路径。在每个蚂蚁朝目的地奔走的时候，借随机有哪些信誉好的足球投注网站方式找到较短路径，就在该路径注入蚁激素，若多数蚂蚁借自己体验也认可该路径，也仿此注入自己的蚁激素，这样其余的蚂蚁就能在各路径分差点选择激素气味浓的路径朝目的地走，少走弯路，最后获得一条最短路径供蚁群使用。 §9.3 模拟退火算法 Simulated Annealing 源于固体退火原理。将固体加温至充分高，再让其徐徐冷却，加温时，固体内部粒子承受温升变为无序状，内能增大，而徐徐冷却时粒子渐趋有序，在每个温度都达到平衡态，最后在常温时达到基态，则内能减为最小。 §9.4 神经网络算法 人工神经网络 ANN (artificial neutral network)由大量神经元广泛互连而成，其特性主要取决于网络的拓扑结构，神经元间的连接权重及每个神经元的特性，人工神经网络是对生物神经网络的模拟。ANN以大量非线性处理单元并行作业实现计算功能，具有较高的并行处理效率。1982年出现了 HopfieldNN (HNN)模型后，ANN技术开始应用于优化。 如果优化问题的目标函数对应于某HNN系统的能量函数，那么该优化问题就可通过 HNN系统从初始状态趋向稳定的过程来实现从初始点向最优点的逼近。1985年BP算法的提出显著提高了ANN的知识表达与学习能力。它对目标函数的性态没有严格要求，因而是一种有发展前景的工程优化方法。ANN优化方法的缺点在于容易陷入局部最优解，尤其当初始点离某个局部最优点较近时很可能收敛到这一局部最优点上。于是人们把它与其他有哪些信誉好的足球投注网站策略组合使用，以求有更多进入全局最优解域的机会。比如从BP网络的工作原理出发，利用多水平正交表选取BP神经网络训练样本，通过正向传播和误差反向传播建立BP网络的拓扑结构，并对二级减速器BP网络模型进行结构修正与优化计算。 §9.5 专家系统算法 专家系统(expert system)是一个智能计算机程序系统，其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验，能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域问题。也就是说，专家系统是一个具有大量的专门知识与经验的程序系统，它应用人工智能技术和计算机技术，根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验，进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以便解决那些需要人类专家处理的复杂问题，简而言之，专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。 运用特定领域的专门知识，通过推理来模拟通常由人类专家才能解决的各种复杂的、具体的问题，达到与专家具有同等解决问题能力的计算机智能程序系统。它能对决策的过程作出解释，并有学习功能，即能自动增长解决问题所需的知识。 　　专家系统实现了人工智能从理论研究走向实际应用、从一般推理策略探讨转向运用专门知识的重大突破。20世纪60年代初，出现了运用逻辑学和模拟心理活动的一些通用问题求解程序，它们可以证明定理和进行逻辑推理。但是这些通用方法无法解决大的实际问题，很难把实际问题改造成适合于计算机解决的形式，并且对于解题所需的巨大的有哪些信誉好的足球投注网站空间也难于处理。 第一代专家系统（dendral、macsyma等）以高度专业化、求解专门问题的能力强为特点。但在体系结构的完整性、可移植性等方面存在缺陷，求解问题的能力弱。第二代专家系统（mycin、casnet、prospector、hearsay等）属单学科专业型、应用型系统，其体系结构较完整，移植性方面也有所改善，而且在系统的人机接口、解释机制、知识获取技术、不确定推理技术、增强专家系统的知识表示和推理方法的启发性、通用性等方面都有所改进。第三代专家系统属多学科综合型系统，采用多种人工智能语言，综合采用各种知识表示方法和多种推理机制及控制策略，并开始运用各种知识工程语言、骨架系统及专家系统开发工具和环境来研制大型综合专家系