Particle Swarm Optimization Xidian University, Xi’an, China © 2005

Slides:



Advertisements
Similar presentations
六大類食物 五穀根莖類 六大類食物 油脂類 蛋魚肉豆類 奶類 蔬菜類 水果類. 五穀根莖類 : 提供熱量 : 部份蛋白質,維生素,礦物質,及膳食纖維 包含麵 ( 及麵包饅頭 ) ,飯類,蕃薯等食物 也就是一般所稱的 " 主食 " ( 蘿蔔不是這一類,是屬於蔬菜類喔! ) 飲食建議吃三到六碗 並推薦攝取全穀類食品.
Advertisements

办公室保健指南. 减少辐射篇 ❤显示器散发出的辐射多数不是来自它的正面,而是侧面和后面。因此,不要 把自己显示器的后面对着同事的后脑或者身体的侧面。 ❤常喝绿茶。茶叶中含有的茶多酚等活性物质,有助吸收放射性物质。 ❤尽量使用液晶显示器。
揮別電腦族疲勞症候群 主講人 : 陳潮宗 中醫師. 常有症狀一 起因&症狀: 起因&症狀: 坐姿不正最易引起腰酸背痛、 過度看螢幕則眼睛疲勞酸痛。 治療重點: 治療重點:補固腰腎、明目保睛。
引言 高血壓自我健康管理包含飲食、 運動、 及健康生活型態三大方向。 飲食 是改善高血壓的重要部分, 並提 供飲食方式來改善高血壓。
人事室專題計畫業務報告 人事室 謝明峯 轉 一、專任助理注意事項 計畫案如有聘任專任助理者, 請依據「南 華大學專案助理報到程序單」內容, 將資 料繳交至人事室 ( 請於聘任到職日前繳交, 以免影響到本身權利 ) 。 離職儲金或勞工退休金 依勞工退休金條例相關規定,
山伯與英台在健康書院修業完 成後,一行人逗陣開開心心的 回自己的家鄉 …… 於是開啟了另一段 ~ 新梁祝的故事 ~ 在下 梁山伯 小女子 祝英台 我是 阿成 我是 阿香.
第八章 膳食與營養 第一節 均衡營養與膳食 年 7 月公布新版「每日飲食指南」, 依食物營養特性,分為六大類: 全榖根莖類 蔬菜類水果類 低脂乳品類 油脂與堅果種子類 豆魚肉蛋類 食全十美.
中醫臨床常見養生藥膳 臺 北 市 立 聯 合 醫 院中醫院區 院長 鄭振鴻. 壹、前言 在臺灣地處亞熱帶的氣候,冬季溫暖,夏 季炎熱,雨量多的特性。吃補的概念源自 中國大陸,但生活習性與食物亦有其地域 性,因此針對臺灣常用藥膳的食物與藥物 的性能作用,解析其效用、功能,了解食 物與人的關係,利用食物特性,藥物的效.
魏 饴. 处级干部培训班讲座 一、卓越干部的德行素质  常修为政之德、常思贪欲之害、常怀律己之心!  孔老夫子有个观点 “ 为政以德,譬如北辰居其所而众星拱之。 ”  司马光《资治通鉴》 “ 才者,德之资也;德者,才之帅也。 ” “ 德 ” 胜 “ 才 ” 谓之 “ 君子 ” , “ 才 ”
青春期 女生可以早在八、九歲, 或晚到十三、四歲才進入 青春期。 男生早的在十、十一歲, 晚到十四、五歲,甚至更 遲才進入青春期。
高職生的早餐飲食習慣之研究 以市立士林高商為例 二年九班 李婷葦 二年九班 卓佳惠 二年九班 郭胤彣 關鍵字:早餐. 飲食習慣. 士林高商.
一、真愛密碼 二、尋求真愛 三、有自尊的愛. 。如果雙方對愛情產生 質疑、困惑時,則表示 彼此之間的愛情關係仍 有 待加強或釐清,千萬別 急著為自己的人生大事 下決定。 我是一個 16 歲的未婚媽媽,發現自 己懷孕時,已經五個月大了,我知 道自己沒能力照顧孩子,在驚訝之 於,大人們只好坦然接受,幫我找.
大地遊戲王 課程實錄.
第八課 路 *課前預習 一 二 三 *題解 *作者介紹 *課文內容 一 、 、 、 *修辭回顧
E時代盛宴 健康123年菜發表會 新春新氣象,處於資訊蓬勃E時代的您,是否已構思好如何為自己及家人準備一桌健康、豐盛的年菜?隨著國人健康意識的提升,對年菜訴求也有別於傳統年菜四大特點-高油、高鹽、高糖、低纖,加上其繁瑣的製備過程,對講求速度及效率的E時代族群而言,已不符現今年菜簡單製備、健康需求性。在這距離農曆春節只剩短短二個星期,豐原醫院營養室關心您的健康、滿足您的胃蕾,推出「E時代盛宴-健康123-年菜發表會」,以「一高、二少、三低」的健康原則,利用家中減少烹調油量的鍋具,如:烤箱、電鍋、不沾鍋等,製
生活常規.
窦娥冤 关汉卿 感天动地 元·关汉卿.
治癒肺癌 的妙方.
巫山职教中心欢迎您.
加強水銀體溫計稽查管制及回收 回收作業須知及緊急應變措施
第4章 分錄及日記簿 4-1 借貸法則 4-2 日記簿的格式及記錄方法 4-3 分錄的意義及記錄方法 4-4 常見分錄題型分析
知其不可而为之.
男性生殖系統.
中国画家协会理事、安徽省美术家协会会员、 工艺美术师、黄山市邮协常务理事余承平主讲
励步英语授权流程.
第十三屆 Step.1 我們的目標 Step.2 我們的角色 Step.4 權利與義務 義務 權利 年繳會費五百元整
财务管理.
二、古代中国的手工业经济 课程标准:列举古代中国手工业发展的基本史实,认识古代中国手工业发展的基本特征。 人民版 必修二
指導老師:楊淑娥 組別:第一組 成員:劉怡萱4a0i0066 吳珮瑜4a0i0070 林秋如4a0i0075 陳婉婷4a0i0076
第十一章 真理与价值 主讲人:阎华荣.
中国矿业大学银川学院 2014暑期实习答辩 姓名:张 班级:工程 指导老师:6 学号:
汉字的构造.
诵读欣赏 古代诗词三首.
小学六年级《品德与社会》 不同肤色的人种 授课教师:梅花镇朱家庄小学 孙新霞.
第八章 心理差异与因材施教 第一节 智力因素的个别差异与教育.
植物保护 课程整体设计 汇报 申报省级精品资源共享课建设 植物保护课程组.
西安电子科技大学 Xidian University (陕西) 云南省凤庆县第一中学 石凤海 2015年1月28日.
牛 奔 生物启发式优化方法 及其在管理中的应用
國立勤益科技大學 電資學院 院長候選人 蕭鳳翔 2010年4月29日.
第七章 粒子群优化算法.
第七章 固 定 资 产.
产后血晕.
他是一位叱咤风云的人物,一位毁誉参半的领袖。
做最好的自己 ——七(6)班主题班会.
政府扶持资金通览 技术改造篇.
第Ⅱ部分 问题求解 第4章 超越经典搜索 中国科大 计算机学院.
消防产品监督管理规定 《消防产品监督管理规定》已经2012年4月10日公安部部长办公会议通过,并经国家工商行政管理总局、国家质量监督检验检疫总局同意,现予发布,自2013年1月1日起施行。 2013年3月17日.
贴近教学 服务师生 方便老师.
六年级 语文 下册 第四单元 指尖的世界.
西餐烹調 香蒜白酒海瓜子麵 焦糖布丁.
(浙教版)四年级品德与社会下册 共同生活的世界 第四单元 世界之窗 第二课时.
行政院國軍退除役官兵輔導委員會 嘉義榮民醫院.
本科生医保资料的提交.
2018/11/22 Developing a Visualization Tool for Spider Web-Building Algorithms 模擬蜘蛛結網之演算法設計及視覺化工具開發 指導教授:尹邦嚴 陳怡孜 陳瑩哲 沈扇綸 郭怡君 老師 各位來賓大家好,我們是國立暨南國際大學資訊管理學系,今天很榮幸能夠來這裡跟大家一起分享.
統計圖表的製作.
本著作除另有註明外,採取創用CC「姓名標示-非商業性-相同方式分享」台灣2.5版授權釋出
公立學校教職員退休資遣撫卹條例重點說明 苗栗縣政府人事處編製 主講人:陳處長坤榮 107年5月2日.
《结构力学认知实验》(授课形式)的上课时间改为: 5月5日(周二)晚上18:00~19:30和19:30~21:00,
《结构力学认知实验》(授课形式)的上课时间改为: 5月7日(周四)晚上18:30~20:00和20:00~21:30,
Particle Swarm Optimization(PSO)
粒子群优化算法求优 及LBG算法的运行 深圳大学信息工程学院 黄彩玲.
畢業資格審查系統 操作步驟說明.
新制退休實務計算說明- 現職人員退休範例說明
Xián 伯 牙 绝 弦 安徽淮南市八公山区第二小学 陈燕朵.
106 學年度新生入學說明會 國立臺灣海洋大學 教務處簡介
學士學位畢業論文說明 逢 學 大 甲 土 理 管 地 2009/10/05.
高雄市97年度國民小學閱讀計畫創新教學-教案達人創新教學方案
研究方向及之相關主題介紹 徐培倫 研究室:電資學院 D719室 年8月6日.
黴飛色舞 組別:應用科學 組員:李悅慈、戴敬芳、楊佳琳 指導老師 :盧惠鶴老師 繳交報告日期:93/8/27 研究日期:93年8月9日.
轉換成二進位、八進位及十六進位 = ( ) = ( ) = ( )16.
Presentation transcript:

Particle Swarm Optimization Xidian University, Xi’an, China © 2005 粒子群优化算法 PSO Particle Swarm Optimization 姚新正 西安电子科技大学 Single_121@126.com Xidian University, Xi’an, China © 2005

目 录 背景 算法介绍 参数分析 PSO和其他算法 PSO资源和参考文献

背 景 算法介绍 人工生命:研究具有某些生命基本特征的人 工系统。包括两方面的内容: 1、研究如何利用计算技术研究生物现象; 背 景 人工生命:研究具有某些生命基本特征的人 工系统。包括两方面的内容: 1、研究如何利用计算技术研究生物现象; 2、 研究如何利用生物技术研究计算问题。 我们关注的是第二点。 已有很多源于生物现象的计算技巧,例如神 经网络和遗传算法。 现在讨论另一种生物系统---社会系统:由简 单个体组成的群落和环境及个体之间的相互 行为。 PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 (1)式 (2)式 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数

背 景 算法介绍 群智能(swarm intelligence) 模拟系统利用局部信息从而可以产生不可预测的群行为。 背 景 群智能(swarm intelligence) 模拟系统利用局部信息从而可以产生不可预测的群行为。 我们经常能够看到成群的鸟、鱼或者浮游生物。这些生物的聚集行为有利于它们觅食和逃避捕食者。它们的群落动辄以十、百、千甚至万计,并且经常不存在一个统一的指挥者。它们是如何完成聚集、移动这些功能呢? PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 (1)式 (2)式 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数

背 景 算法介绍 Millonas在开发人工生命算法时(1994年),提出群体智能概念并提出五点原则: 背 景 Millonas在开发人工生命算法时(1994年),提出群体智能概念并提出五点原则: 1、接近性原则:群体应能够实现简单的时空计算; 2、优质性原则:群体能够响应环境要素; 3、变化相应原则:群体不应把自己的活动限制在一狭 小范围; 4、稳定性原则:群体不应每次随环境改变自己的模 式; 5、适应性原则:群体的模式应在计算代价值得的时候 改变。 PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 (1)式 (2)式 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数

背 景 算法介绍 社会组织的全局群行为是由群内个体行为以非线性方式出现的。个体间的交互作用在构建群行为中起到重要的作用。 背 景 社会组织的全局群行为是由群内个体行为以非线性方式出现的。个体间的交互作用在构建群行为中起到重要的作用。 从不同的群研究得到不同的应用。最引人注目的是对蚁群和鸟群的研究。 其中粒群优化方法就是模拟鸟群的社会行为发展而来。 PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 (1)式 (2)式 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数

背 景 算法介绍 对鸟群行为的模拟: Reynolds、Heppner和Grenader提出鸟群行为的 背 景 对鸟群行为的模拟: Reynolds、Heppner和Grenader提出鸟群行为的 模拟。他们发现,鸟群在行进中会突然同步的改 变方向,散开或者聚集等。那么一定有某种潜在 的能力或规则保证了这些同步的行为。这些科学 家都认为上述行为是基于不可预知的鸟类社会行 为中的群体动态学。 在这些早期的模型中仅仅依赖个体间距的操作, 也就是说,这中同步是鸟群中个体之间努力保持 最优的距离的结果。 PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 (1)式 (2)式 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数

背 景 算法介绍 对鱼群行为的研究: 生物社会学家E.O.Wilson对鱼群进行了研究。 提出:“至少在理论上,鱼群的个体成员能够 背 景 对鱼群行为的研究: 生物社会学家E.O.Wilson对鱼群进行了研究。 提出:“至少在理论上,鱼群的个体成员能够 受益于群体中其他个体在寻找食物的过程中的 发现和以前的经验,这种受益超过了个体之间 的竞争所带来的利益消耗,不管任何时候食物 资源不可预知的分散。”这说明,同种生物之 间信息的社会共享能够带来好处。这是PSO的 基础。 PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 (1)式 (2)式 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数

算法介绍 算法介绍 (1)式 (2)式 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数 粒子群优化算法(PSO)是一种进化计算技术(evolutionary computation),由Eberhart博士和kennedy博士于1995年提出 (Kennedy J,Eberhart R. Particle swarm optimization.Proceedings of the IEEE International Conference on Neural Networks.1995.1942~1948.)。源于对鸟群捕食的行为研究。粒子群优化算法的基本思想是通过群体中个体之间的协作和信息共享来寻找最优解. PSO的优势在于简单容易实现并且没有许多参数的调节。目前已被广泛应用于函数优化、神经网络训练、模糊系统控制以及其他遗传算法的应用领域。 PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 (1)式 (2)式 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数

算法介绍 算法介绍 设想这样一个场景:一群鸟在随机的搜索食物。 在这个区域里只有一块食物,所有的鸟都不知 道食物在那。但是它们知道自己当前的位置距 离食物还有多远。 那么找到食物的最优策略是什么? 最简单有效的就是搜寻目前离食物最近的鸟的 周围区域。 PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 (1)式 (2)式 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数

算法介绍

算法介绍 算法介绍 抽象: 鸟被抽象为没有质量和体积的微粒(点),并延伸到N维空间,粒子I 在N维空间的位置表示为矢量Xi=(x1,x2,…,xN),飞行速度表示为矢量Vi=(v1,v2,…,vN).每个粒子都有一个由目标函数决定的适应值(fitness value),并且知道自己到目前为止发现的最好位置(pbest)和现在的位置Xi.这个可以看作是粒子自己的飞行经验.除此之外,每个粒子还知道到目前为止整个群体中所有粒子发现的最好位置(gbest)(gbest是pbest中的最好值).这个可以看作是粒子同伴的经验.粒子就是通过自己的经验和同伴中最好的经验来决定下一步的运动。 PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 (1)式 (2)式 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数

算法介绍 算法介绍 PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 (1)式 (1)式 (2)式 (2)式 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数

算法介绍 算法介绍 Vi 是粒子的速度; pbest和gbest如前定义; rand()是介于(0、1)之间的随机数; Xi 是粒子的当前位置。 c1和c2是学习因子,通常取c1= c2=2 在每一维,粒子都有一个最大限制速度Vmax,如果 某一维的速度超过设定的Vmax ,那么这一维的速度 就被限定为Vmax 。( Vmax >0) 以上面两个公式为基础,形成了后来PSO 的标准形式 PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 (1)式 (2)式 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数

算法介绍 算法介绍 以上面两个公式为基础,形成了后来PSO 的标准形式 从社会学的角度来看,公式(1)的第一部分称为记忆项, 表示上次速度大小和方向的影响;公式第二部分称为自 身认知项,是从当前点指向粒子自身最好点的一个矢量, 表示粒子的动作来源于自己经验的部分;公式的第三部 分称为群体认知项,是一个从当前点指向种群最好点的 矢量,反映了粒子间的协同合作和知识共享。粒子就是 通过自己的经验和同伴中最好的经验来决定下一步的运 动。 以上面两个公式为基础,形成了后来PSO 的标准形式 PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 (1)式 (2)式 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数

算法介绍 算法介绍 1998年shi等人在进化计算的国际会议上 发表了一篇论文《A modified particle swarm optimizer》对前面的公式(1)进行了修正。引入 惯性权重因子。 PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 (3)式 (1)式 (2)式 非负,称为惯性因子。 公式(2)和(3)被视为标准pso算法。 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数

算法介绍 算法介绍 值较大,全局寻优能力强,局部寻优能力弱; 值较小反之。 初始时,shi将 取为常数,后来实验发现,动 态 能够获得比固定值更好的寻优结果。动态 可以在PSO搜索过程中线性变化,也可根据PSO 性能的某个测度函数动态改变。 目前,采用较多的是shi建议的线性递减权值 (linearly decreasing weight, LDW)策略。 PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 (1)式 (2)式 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数

算法介绍 算法介绍 Gk为最大进化代数, ini为初始惯性权值, end为迭代至最大代数时惯性权值。 典型取值 PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 Gk为最大进化代数, ini为初始惯性权值, end为迭代至最大代数时惯性权值。 典型取值 ini=0.9, end=0.4。 的引入使PSO算法性能有了很大提高,针对 不同的搜索问题,可以调整全局和局部搜索能 力,也使得PSO算法能成功的应用于很多实际 问题 (1)式 (2)式 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数

算法介绍 算法介绍 标准PSO算法的流程: Step1:初始化一群微粒(群体规模为m),包括随机位置和 速度; pbest作比较,如果较好,则将其作为当前的 最好位置pbest; Step4:对每个微粒,将其适应值与其经过的最好位置 gbest作比较,如果较好,则将其作为当前的 最好位置gbest; Step5:根据(2)、(3)式调整微粒速度和位置; Step6:未达到结束条件则转Step2。 PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 (1)式 (2)式 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数

算法介绍 迭代终止条件根据具体问题一般选为最大迭代 次数Gk或(和)微粒群迄今为止搜索到的最优位置 满足预定最小适应阈值。

算法介绍 局部和全局最优算法 方程(2)和(3)中pbest和gbest分别表示微粒群的局部和 PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 方程(2)和(3)中pbest和gbest分别表示微粒群的局部和 全局最优位置,当C1=0时,则粒子没有了认知能力, 变为只有社会的模型(social-only): 被称为全局PSO算法.粒子有扩展搜索空间的能力,具有 较快的收敛速度,但由于缺少局部搜索,对于复杂问题 比标准PSO 更易陷入局部最优。 (1)式 (2)式 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数

算法介绍 局部和全局最优算法 当C2=0时,则粒子之间没有社会信息,模型变为 只有认知(cognition-only)模型: PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 当C2=0时,则粒子之间没有社会信息,模型变为 只有认知(cognition-only)模型: 被称为局部PSO算法。由于个体之间没有信息的 交流,整个群体相当于多个粒子进行盲目的随机 搜索,收敛速度慢,因而得到最优解的可能性小。 (1)式 (2)式 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数

算法介绍 参数分析 参数有:群体规模m,惯性因子 ,学习因子c1和c2 最大速度Vmax,迭代次数Gk。 PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 参数有:群体规模m,惯性因子 ,学习因子c1和c2 最大速度Vmax,迭代次数Gk。 群体规模m 一般取20~40,对较难或特定类别的问题 可以取到100~200。 最大速度Vmax决定当前位置与最好位置之间的区域的 分辨率(或精度)。如果太快,则粒子有可能越过极小 点;如果太慢,则粒子不能在局部极小点之外进行足 够的探索,会陷入到局部极值区域内。这种限制可以 达到防止计算溢出、决定问题空间搜索的粒度的目的。 (1)式 (2)式 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数

算法介绍 参数分析 权重因子 包括惯性因子 和学习因子c1和c2。 使粒子 保持着运动惯性,使其具有扩展搜索空间的趋势,有 PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 权重因子 包括惯性因子 和学习因子c1和c2。 使粒子 保持着运动惯性,使其具有扩展搜索空间的趋势,有 能力探索新的区域。C1和c2代表将每个粒子推向Pbest 和gbest位置的统计加速项的权值。较低的值允许粒子 在被拉回之前可以在目标区域外徘徊,较高的值导致粒 子突然地冲向或越过目标区域。 (1)式 (2)式 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数

参数设置:如果令c1=c2=0,粒子将一直以当前 算法介绍 参数分析 参数设置:如果令c1=c2=0,粒子将一直以当前 速度的飞行,直到边界。很难找到最优解。 如果 =0,则速度只取决于当前位置和历史最好位置, 速度本身没有记忆性。假设一个粒子处在全局最好位置 ,它将保持静止,其他粒子则飞向它的最好位置和全局 最好位置的加权中心。粒子将收缩到当前全局最好位置。 在加上第一部分后,粒子有扩展搜索空间的趋势,这也 使得w的作用表现为针对不同的搜索问题,调整算法的 全局和局部搜索能力的平衡。 较大时,具有较强的全 局搜索能力; 较小时,具有较强的局部搜索能力。 PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 (1)式 (2)式 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数

算法介绍 参数分析 通常设c1=c2=2。Suganthan的实验表明:c1和c2 为常数时可以得到较好的解,但不一定必须等于2。 PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 通常设c1=c2=2。Suganthan的实验表明:c1和c2 为常数时可以得到较好的解,但不一定必须等于2。 Clerc引入收敛因子(constriction factor) K来保证 收敛性。 (1)式 其中 (2)式 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数

算法介绍 参数分析 通常取 为4.1,则K=0.729.实验表明,与使 用惯性权重的PSO算法相比,使用收敛因子的 PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 通常取 为4.1,则K=0.729.实验表明,与使 用惯性权重的PSO算法相比,使用收敛因子的 PSO有更快的收敛速度。其实只要恰当的选取 和c1、c2,两种算法是一样的。因此使用收 敛因子的PSO可以看作使用惯性权重PSO的特 例。 恰当的选取算法的参数值可以改善算法的性能。 (1)式 (2)式 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数

算法介绍 离散二进制PSO 基本PSO是用于实值连续空间,然而许多实际问题是组合 优化问题,因而提出离散形式的PSO。 速度和位置更新式为: PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 (1)式 then (2)式 else 其中 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数 为sigmoid函数

算法介绍 PSO和其他算法 1、遗传算法和PSO的比较 共性: 都属于仿生算法。 (2) 都属于全局优化方法。 (3) 都属于随机搜索算法。 PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 共性: 都属于仿生算法。 (2) 都属于全局优化方法。 (3) 都属于随机搜索算法。 (4) 都隐含并行性。 (5) 根据个体的适配信息进行搜索,因此不受函数 约束条件的限制,如连续性、可导性等。 (6) 对高维复杂问题,往往会遇到早熟收敛和收敛 性能差的缺点,都无法保证收敛到最优点。 (1)式 (2)式 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数

相对于GA,没有交叉和变异操作,粒子只是通过内部速度进行更新,因此原理更简单、参数更少、实现更容易。 PSO和其他算法 差异: (1) PSO有记忆,好的解的知识所有粒子都保 存,而GA,以前的知识随着种群的改变被改变。 (2) PSO中的粒子仅仅通过当前搜索到最优点进行共享信息,所以很大程度上这是一种单共享项信息机制。而GA中,染色体之间相互共享信息,使得整个种群都向最优区域移动。 (3) GA的编码技术和遗传操作比较简单,而PSO 相对于GA,没有交叉和变异操作,粒子只是通过内部速度进行更新,因此原理更简单、参数更少、实现更容易。

算法介绍 PSO和其他算法 2、PSO和ANN GA可以用来研究NN的三个方面:网络连接权重、网络 PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 GA可以用来研究NN的三个方面:网络连接权重、网络 结构、学习算法。优势在于可处理传统方法不能处理的 问题,例如不可导的节点传递函数或没有梯度信息。 缺点:在某些问题上性能不是特别好;网络权重的编码和 遗传算子的选择有时较麻烦。 已有利用PSO来进行神经网络训练。研究表明PSO是一 种很有潜力的神经网络算法。速度较快且有较好的结果。 且没有遗传算法碰到的问题。 (1)式 (2)式 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数

算法介绍 PSO资源和参考文献 有关的国际会议 ANTS GECCO(国际演化计算会议) (1)式 (2)式 International Workshop on Ant Colony Optimization and Swarm Intelligence 1998年首次召开,每两年一次 2006年 The Fifth GECCO(国际演化计算会议) Genetic and Evolutionary Computation Conference 每年一次 2006年 particle swarm optimization (PSO), that focuses on continuous optimization problems. PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 (1)式 (2)式 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数

算法介绍 PSO资源和参考文献 完 张丽平.粒子群优化算法的理论于实践.博士论文.2005.1 PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次的迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”(pbest,gbest)来更新自己。 在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。 张丽平.粒子群优化算法的理论于实践.博士论文.2005.1 Kennedy J,Eberhart R.Particle swarm optimization. Proceedings of the IEEE International Conference on Neural Networks.1995.1942~1948 王冬梅.群体智能优化算法的研究.硕士论文.2004.5 李建勇.粒子群优化算法研究.硕士论文.2004.3 张燕等.微粒群优化算法及其改进形式综述.计算机工程 与应用.2005.2 1~3 (1)式 (2)式 在式(1)、(2)中,i=1,2,…,M,M是该群体中粒子的总数 完