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分子动理论的新型反向差分演化算法

所谓的差分演化算法，指的是一种新的全局优化演化计算技

术。事实上，这种计算技术起步较晚，于1995年才被学者Rainer

Storn、KennethPrice等人研发出来。该算法理念的基础思想

就是基于种群中个体的差异和一对一的竞争策略来实现种群的

全局有哪些信誉好的足球投注网站。本文基于此，分析探讨了分子动理论的新型反向差分

演化算法的具体内涵，并就其的效果进行了具体的论述。

一、背景分析

在进行分子动理论的新型反向差分演化算法分析、论述的过

程中，笔者分析了相关的研究背景，并对差分演化算法以及分子

动理论进行全面的分析，具体内容如下。

（一）差分演化算法

研究人员通过对实数编码演化算法的优化以及研究，实现了

对于差分演化算法的构建。事实上。差分演化算法的思想以及构

架与遗传算法之间存在诸多的相似点。诸如：差分演化算法在演

变的过程中往往也是不同等级种群逐渐的变异、交叉以及选择。

在此过程中，需要研究人员对其中的几个重要参数进行确定。目

前，差分演化算法主要分为三大种类，其之间的差异主要体现在

变异操作环节。

（二）分子动理论

作为统计力学的重要组成部分之一，分子动理论的基本原理

认为物质是由不停运动着的分子所组成，并借助分子运动的集体

行为来说明物质的物理性质。而热力学特性的研究则从微观的角

度解释了气体分子热运动的本质，并由此实现了宏观、微观物理

量内在联系的构建。总体而言，分子运动论的研究以及相关学术

的发展，促进了人类对分子间相互作用机制的理解。

目前，分子动理论主要包含三个方面的内容：一是物质的构

成成分是分子，而这些分子之间都存在间隙；二是分子在永不停

息地做无规则热运动，而分子运动的程度越剧烈，物体表面的温

度就呈现出上升的趋势。三是分子在运动的过程中，其内部之间

同时存在着引力、斥力作用，学者将分子间的力称之为范德华力，

其表达的函数式为：

在上述的公式中，其中σ、ε指的是尺寸、能量参数，而

r为分子间距，12次项为斥力部分，6次项为引力部分。

二、分子动理论的反向差分演化算法

（一）分子动理论与差分算法的结合

目前，在进行分子动理论与差分算法结合分析的过程中，部

分学者将热力学的相关理论与演化算法进行了有机的结合，从而

促进了热力学演化算法的诞生。学者李元祥等人在统计物理的相

关研究基础上，构建了动力学的演化算法，并以此为基础对种群

个体的运用、进化情况进行控制，从而促进持种群的多样性。而

学者李文琴等人则提出了基于热力学中自由能极小原理的热力

学遗传算法，该算法通过对温度和熵的重新定义，从而由此实现

了对于种群多样性。

本文主要总结了相关学者的研究、著述。并?Ψ肿佣?力学

理论以及反向学习机制与差分演化算法进行的高效的结合，从而

形成了基于分子动理论的反向差分演化算法。依据分子力的相关

定义以及内涵可以得知：当粒子与群质心之间的距离足较近时，

分子力的作用才能得到发挥；而当这一距离较远的时候，分子力

的作用则进一步萎缩。不仅如此，分子力在运行的过程中主要分

为两个方面：引力以及斥力。此外，笔者在行文的过程中总结了

加速度以及群质心的定义和内涵。

1、群质心

所谓的群质心只是一个假想点，该假想点能够集中种群中所

有粒子的质量。关于群质心的计算公式，笔者进行了相关总结，

具体内容如下：

XCenter=（ΣXi*mi）/Σmi

在上述的公式中，Xi指的是种群中粒子i的坐标，而mi指

的则是群中粒子i的质量。在实际的分析过程中，为了确保具体

操作的简便，笔者假设种群中粒子的质量mi均相等且等于1。

2、粒子加速度

前文讲述到，当分子之间的间隔过于接近时，分子则会遭受

到分子力的作用，依据牛顿第二定律的相关规定可以得知：分子

在分子力F作用下往往会产生的加速度a。关于粒子加速度的表

达式，笔者进行了相关总结，具体内容如下：

一般而言，加速度a的值表示大小，正负表示方向当a为正

时，斥力起主要作用，当a为负时，引力起主要作用。

3、折衷的差分演化算法

目前，研究人员在进行分子动理论的新型反向差分演化算法

的过程中，逐渐加强了对于折衷的差分演化算法的分析以及研

究。该算法在运行的过程中，往往随机地从种群中选取一个适应

度较高的向量作为变异对象