Для авторов
Найти
Результаты поиска
Найдено результатов: 4.
-
МНОГОСТАДИЙНЫЙ МУРАВЬИНЫЙ АЛГОРИТМ ОДНОМЕРНОЙ УПАКОВКИ НА БАЗЕ ЭФФЕКТИВНЫХ МЕТОДОВ КОДИРОВАНИЯ РЕШЕНИЙ, И ДВУХУРОВНЕВОЙ ЭВОЛЮЦИОННОЙ ПАМЯТИ
М.А. Ганжур , Б.К. Лебедев , О.Б. Лебедев21-372025-10-01Аннотация ▼Целью работы является разработка и исследование методов биоинспирированного поиска для решения задач одномерной упаковки в одинаковые контейнеры на базе эффективных алгоритмов кодирования и декодирования решений, композитного критерия и двухуровневой структуры эволюционной памяти. В работе предложена структура упорядоченного кода упаковки одномерных элементов в одинаковые контейнеры главное достоинство которого заключается в том, что одному решению упаковки соответствует один код и наоборот. Поисковая процедура базируется на модифицированной метаэвристике муравьиного алгоритма. На каждой итерации алгоритм одномерной упаковки имеет многостадийную структуру. Стадии выполняются последовательно одна за другой, начиная с первой. Каждая стадия Сk включает процедуры, выполняемые агентом zk. Число стадий равно числу агентов в популяции плюс заключительная стадия итерации. Основная задача, решаемая конструктивным алгоритмом на стадии Сk, заключается в построении кода Rk упаковки множества элементов X в одинаковые контейнеры. Стадия делится на периоды по числу формируемых агентом zk списков Xjк. Период делится на этапы. На каждом периоде последовательно по этапам решаются следующие задачи: агент zk конструктивным алгоритмом формирует набор Rk упорядоченных списков Xjк одномерной упаковки в одинаковые контейнеры; рассчитываются оценки fjk упаковки каждого контейнера Oj элементами списка <Xjк>; рассчитывается количество λjk феромона, пропорциональное оценке fjk; рассчитывается оценка Wk=∑i(fjk) одномерной упаковки множества элементов X в H одинаковых контейнеров; производится отложение феромона на ребрах графа G, соответствующих списку Xjк в ячейки накопительной матрицы памяти E второго уровня. После формирования всеми агентами zk популяции Z упорядоченных списков Rk, накопленный феромон добавляется в основную матрицу памяти Φ первого уровня. Для каждого Rk рассчитывается общий показатель Fk качества упаковки множества элементов X. Заключительная операция на итерации ‒ испарение феромона на ребрах графа G и фиксация zk c лучшим Fk. Проведены экспериментальные исследования заключающиеся в выяснении качества работы метода на тестовых наборах большой размерности. Для сравнения разработанного алгоритма с известными методами и с приближенными алгоритмами авторами было выбрано несколько групп бенчмарок из различных источников
-
ЭВОЛЮЦИОННЫЙ АЛГОРИТМ РАЗБИЕНИЯ МЕТОДОМ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ РОССЫПИ АЛЬТЕРНАТИВ
Б.К. Лебедев, О. Б. Лебедев, Е. О. Лебедева2020-07-20Аннотация ▼Работа алгоритма разбиения базируется на использовании коллективной эволюцион-
ной памяти, под которой подразумевается информация, отражающая историю поиска
решения и хранится независимо от индивидуумов. Алгоритм, связанный с эволюционной
памятью, стремится к запоминанию и многократному использованию способов достиже-
ния лучших результатов. Коллективная эволюционная память алгоритма разбиения со-
стоит из некоторого количества статистических индикаторов, отображающих для ка-
ждого выполненного варианта число θ его вхождений в состав лучших решений на выпол-
ненных генерациях алгоритма и число, δ определяющее насколько полезна реализованная
альтернатива при формировании результатов на прошлых генерациях алгоритма. Коллек-
тив не имеет централизованного управления, и в связи с этим используется непрямой об-
мен информацией. Непрямой обмен состоит в выполнении неких действий, в различное
время, при которых происходит изменение некоторых частей эволюционной памяти одним
агентом. В дальнейшем происходит использование этой измененной информации другими
агентами, в этих частях. Вначале на каждой итерации конструктивным алгоритмом
формируется nk решений Qk,. Каждое решение Qk является отображением Fk=V→X, пред-
ставляется в виде двудольного подграфа Dk и формируется путем последовательного на-
значения элементов в узлы. Формирование каждого решения Qk выполняется множеством
агентов A, посредством вероятностного выбора каждым агентом ai узла vj. Процесс на-
значения элемента в узел включает две стадии. На первой стадии выбирается агент ai, а
на второй стадии − узел vj. При этом должно выполняться ограничение: каждому агенту
множества A соответствует один единственный узел множества V. Рассчитывается
оценка ξk решения Qk и оценка полезности δk множества альтернатив, реализованных
агентами в решении Qk. На втором этапе агенты увеличивают в интегральной россыпи
альтернатив R* интегральную полезность множества альтернатив на величину δk..
На третьем этапе осуществляется снижение оценок полезности δk интегральной россыпи
альтернатив на величину μ. В работе используется циклический метод формирования ре-
шений. В этом случае наращивание оценок интегральной полезности δk множества пози-
ций P выполняется после полного формирования множества решений Q на итерации l.
Экспериментальные исследования проводились на основе сформированных тестовых при-
меров с полученным ранее оптимальным решением. Полученные результаты сравнивались
с результатами полученными другими известными алгоритмами разбиения схем на части.
Для сравнения был сформирован набор стандартных бенчмарок. Проанализировав получен-
ные результаты, можно сделать вывод, что предложенный метод позволяет получать на
4–5 % решения качественнее, чем его аналоги. -
РАЗРАБОТКА МОДИФИЦИРАВАННЫХ МЕТОДОВ И МОДЕЛЕЙ ПОИСКОВОЙ АДАПТАЦИИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ПЛАНИРОВАНИЯ СБИС
О.Б. Лебедев , А.А. Жиглатый , Е.О. Лебедева2021-12-24Аннотация ▼В работе для решения задачи планирования СБИС разработан поисковый алгоритм
на основе модифицированного метода муравьиной колонии. Задача формирования плана
СБИС сводится к задаче формирования соответствующего польского выражения. Разра-
ботанный метод синтеза польского выражения включает построение дерева разрезов,
выбор типов разрезов (H или V), идентификацию и ориентацию модулей. Эволюционирую-
щая популяция разбита на пары агентов. Каждый член популяции – пара агентов, рабо-
тающих совместно. При этом конструктивные алгоритмы A1 и A2, используемые аген-
тами пары различаются. Задача, решаемая алгоритмом А1, формулируется как задача
поиска взаимно однозначного отображения Fk=M*→P множества модулей M c выбранны-
ми ориентациями, |M*|=|M| в множество P позиций шаблона Sh. Фактически решение за-
ключается в выборе на графе G1 подмножества ребер E*1E1, входящих в соответствующее отображение Fk. В алгоритме A2 в качестве модели пространства поиска реше-
ний для выбора типа, последовательности и места расположения разрезов в шаблоне Sh
разработан граф G2=(X, E2). X={(x1i,x2i)|i=1,2,…,n} множество вершин графа G2, соот-
ветствует множеству P потенциальных позиций шаблона Sh для возможного размещения
в них имен символов разрезов. Каждая потенциальная позиция piP шаблона Sh моделиру-
ется двумя альтернативными вершинами (x1i,x2i). Выбор при размещении разрезов верши-
ны x1i указывает на то, что в позицию pi помещен разрез типа V, выбор вершины x2i – ука-
зывает на то, что в позицию pi помещен разрез типа H. Каждая итерация l общего алго-
ритма включает начальный и три основных этапа. Начальный этап заключается в сле-
дующем. Обнуляются матрицы ко-эволюционной памяти КЭП*1 и КЭП*2. На первом этапе
каждая пара агентов dk=(a1k, a2k): – конструктивными алгоритмами A1 и A2 синтезирует
свое решение Wk=(E1k
*,Sk); – формируется польское выражение Shk, соответствующее
решению Wk; – на базе Shk формируется дерево разрезов Tk; – на базе Tk формируется план
Rk и рассчитывается оценка решения Fk; – агенты откладывают (добавляют) феромон в
ячейки матриц коллективной эволюционной памяти КЭП*1 и КЭП*2, соответствующие
ребрам решения Wk=(E1k
*,Sk) в графах поиска решений G1 и G2 в количестве пропорциональном оценке решения Fk. На втором этапе феромон, накопленный в КЭП*1 и КЭП*2
агентами популяции на итерации l, добавляется в КЭП1 и КЭП2. На третьем этапе осу-
ществляется испарение феромона на ребрах графов G1 и G2. Тестовые испытания под-
твердили эффективность предложенного метода. Временная сложность алгоритма, по-
лученная экспериментальным путем, совпадает с теоретическими исследованиями и для
рассмотренных тестовых задач составляет О(n2). -
БИОИНСПИРИРОВАННЫЙ ПОИСК В ПОЛНОМ ГРАФЕ СОВЕРШЕННОГО ПАРОСОЧЕТАНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ МОЩНОСТИ
Б. К. Лебедев , О.Б. Лебедев , М. А. Ганжур , М. И. Бесхмельнов2025-01-30Аннотация ▼Разработана реконфигурируемая архитектура гибридной многоагентной системы поиска
решений, базирующиеся на парадигмах роевых алгоритмов. Реконфигурируемая архитектура пу-
тем настройки позволяет реализовать следующие методы гибридизации: высокоуровневую и низ-
коуровневую гибридизацию вложением, типа препроцессор/постпроцессор, ко-алгоритмическую
на базе одного или нескольких типов алгоритмов. Предложена методология синтеза совершенного
паросочетания минимального веса в полном графе, основанная на базовых принципах гибридизации
поисковых. эволюционных процедур. В работе агентами роя являются трансформирующиеся хро-
мосомы, являющиеся генотипами решения. В качестве кода решения используется упорядоченный
список множества вершин графа. Разработана структура упорядоченного кода паросочетания
главное достоинство которого заключается в том, что одному решению (паросочетанию) соот-
ветствует один код и наоборот. Определены свойства упорядоченного кода и разработаны алго-
ритмы кодирования и декодирования. Работа гибридной системы начинается с генерации роем
пчел случайным образом произвольного множества отличающихся друг от друга решений в виде
исходного множества хромосом. Ключевой операцией пчелиного алгоритма является исследование
перспективных решений и их окрестностей в пространстве поиска. Разработан метод формиро-
вания окрестностей решений с регулируемой степенью подобия и близости между ними. На по-
следующих этапах работы многоагентной системы выполняется поиск решений процедурами,
построенными на основе гибридизации роевого и муравьиного алгоритмов. Отличительной осо-
бенностью гибридизации является сохранение автономии гибридизируемых алгоритмов. Отме-
тим, что для представления решений в алгоритмах используется единая структура данных, что
упрощает стыковку разработанных процедур. Предлагается подход к построению модифициро-
ванной парадигмы роя трансформирующихся хромосом. Поиск решений выполняющая в аффинном
пространстве. В процессе поиска осуществляется перманентные трансформации (переход) хро-
мосом в состояния с лучшим значением целевой функции решения (градиентная стратегия). Про-
цесс поиска решений итерационный. На каждой итерации осуществляется трансформация (пере-
ход) хромосом в состояния с лучшими значениями целевой функции решения. Целью трансформа-
ции хромосомы, тяготеющей к лучшей хромосоме, в новое состояние является минимизация сте-
пени различия, путем изменения взаимного расположения элементов в упорядоченном списке, что
соответствует увеличению веса аффинной связи. Обновленные после трансформации хромосомы
являются, в свою очередь, базовыми точками в последующих трансформациях. В результате экс-
периментов было установлено, что показатели качества разработанных алгоритмов имеют бо-
лее высокие значения чем в работах, представленных в литературе
1 - 4 из 4 результатов
