智能优化方法课件-东北大学+王俊伟

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1、智能优化方法AI-BasedOptimizationMethodsByWangJunweiPhDNortheasternUniversityChina20071课程进度No.1导言、伪随机数的产生方法No.2遗传算法(GA)No.3遗传算法(GA)No.4遗传算法(GA)No.5禁忌搜索(TS)2课程进度No.6模拟退火(SA)No.7新发展起来的算法蚁群优化(ACO)，粒子群优化(PSO)捕食搜索（PS）,群落选址算法（CLA）No.8考试3教材《智能优化方法》汪定伟王俊伟王洪峰张瑞友郭哲编著

2、高等教育出版社中英文文献4第一章导言5第一章导言〇.最优化的重要性一.传统优化方法的基本步骤——三步曲二.传统优化方法的局限性三.实际问题中对最优化方法的要求四.智能优化算法的产生与发展五.应用前景局限性和研究方向、注意事项6人类的一切活动都是认识世界和改造世界的过程即：认识世界→改造世界↓↓(建模)(优化)〇.最优化的重要性（1）7一切学科都是建模与优化在某个特定领域中的应用概念模型(定性)→结构模型(图)→→数学模型→智能模型〇.最优化的重要性（2）8最优化理论的发展极值理论；运筹学的兴起(

3、OperationResearch)；数学规划：线性规划(LP)；非线性规划(NLP)；动态规划(PP)；马尔托夫规划(MDP)；排队轮；决策论；存储论。最优化理论在国民经济中的广泛应用〇.最优化的重要性（3）9如下面框图所示选一个初始解LP:大M，二阶段法NLP:任意点或一个内点一.传统优化方法的基本步骤—三步曲（1）10停止判据——停止规则最优性检验LP:检验数当∏≥0时有可能减小NLP:一.传统优化方法的基本步骤—三步曲（2）11向改进方向移动——改进解LP:转轴变换(进基、退基)NLP:

4、向负梯度方向移动(共轭梯度方向、牛顿方向)一.传统优化方法的基本步骤—三步曲（3）12停机选择一个初始解停止准则向改进方向移动启动YN一.传统优化方法的基本步骤—三步曲（4）13对问题中目标函数、约束函数有很高的要求——有显式表达，线性、连续、可微，且高阶可微;2.只从一个初始点出发，难以进行并行、网络计算，难以提高计算效率；二.传统优化方法的局限性（1）14最优性达到的条件太苛刻——问题的函数为凸，可行域为凸；在非双凸条件下，没有跳出局部最优解的能力。二.传统优化方法的局限性（2）15对问题的

5、描述要宽松(目标和约束函数)——可以用一段程序来描述(程序中带判断、循环)，函数可以非连续、非凸、非可微、非显式；并不苛求最优解——通常满意解、理想解就可以了；三.实际问题中对最优化方法的要求（1）16计算快速、高效,可随时终止(根据时间定解的质量)；能够处理数据、信息的不确定性(如数据的模糊性，事件的随机性)。三.实际问题中对最优化方法的要求（2）171975年holland提出遗传算法(GeneticAlgorithm)1977年Glouer提出禁忌搜索算法(TabnSearch)四.智能优

6、化算法的产生与发展（1）181982年Kirkpatrick提出模拟退火算法(SimulatedAnnealing)人工神经元网络1995年Dorigo提出蚁群算法(AntColonyOptimization)四.智能优化算法的产生与发展（2）191995年Kennedy&Eherhart提出粒子群优化(ParticleSwarmOptimization)其它文化算法(CulturalAlgorithm)人工生命算法(Artificial-LifeAlgorithm)四.智能优化算法的产生与发展

7、（3）20我们统称以上算法为人工生命计算(ArtificialLifeComputation)人工生命计算+模糊逻辑(FuzzyLogic)=软计算(SoftComputation)人工生命计算+进化编程=进化算法(Evolutionarycomputation)四.智能优化算法的产生与发展（4）21应用前景十分广阔——国民经济的各个领域局限性——不能保证最优解，理论上不完备五.应用前景局限性和研究方向、注意事项（1）22研究方向及注意事项以应用为主，扩大面向新问题的应用；不要刻意做理论研究，若

8、碰上也不拒绝;算法改进表现在以下几个方面：问题的描述、编码方法、算法构造及可行性修复策略;要进行大量的上机计算；五.应用前景局限性和研究方向、注意事项（2）23算例的选取，以下算例的说服力降序排列：网上的测试用例、文献中的例子、实际例子、随机产生的例子、自己编的例子;如何检验算法的好坏：比较计算速度、可解规模、(从不同的随机种子出发)达优率。五.应用前景局限性和研究方向、注意事项（3）24第二章伪随机数的产生25第二章伪随机数的产生一.伪随机数产生的意义二.产生U(0,1)的乘同余法三.正态分布