使用SP-MEC算法求解多目标问题

使用SP-MEC算法求解多目标问题

论文摘要

在现实的真实世界中有很多问题都是基于多目标的。多目标优化是近年来迅速发展起来的一门新兴学科。 进化算法(Evolutionary Algorithm:EA)作为优化算法来解决复杂的多目标优化问题具有一定的优势。Schaffer在二十世纪80年代中期提出了VEGA,它是使用进化算法来解决多目标优化问题的第一次实现。现在的进化多日标算法大致可以被分为三类:(1)聚合法:这种方法是将多个目标聚合成一个目标函数来进行优化。(2)基于群体的非Pareto法,如VEGA:(3)基于Pareto的方法,如SPEA(Strength Pareto Evolutionary Algorithms),它是最好的进化多目标优化算法之一。 根据对GA存在问题的思考以及对人类思维进步的分析,模仿人类社会中存在的趋同和异化现象,思维进化计算(MEC)。经过几年来的理论和实验研究,目前思维进化计算在理论上已经有了很大的发展,同时也广泛应用于一些实际问题,所有这些工作已经为MEC建立了一个初步完整的体系。 本文提出一种多目标优化算法SP-MEC。它将Pareto理论和某利得分机制引入到基本MEC中来解决多目标优化问题的。 SP-MEC的基本思想是:(1)首先在整个解空间散布一些个体,根据它们的得分选择一些最好个体作为子群体的初始中心,该得分反映个体问的统治关系和密度信息。(2)每个子群体从这些初始中心出发,仅搜索一个局部区域来逐渐地向Pareto前沿漂移。(3)在漂移的过程中,算法会调整各子群体的搜索范围和前进方向。上述(1)和(3)称为异化操作,(2)称为趋同操作。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 目录
  • 第一章 引言
  • 第二章 多目标优化
  • 2.1 基本概念
  • 2.1.1 多目标优化
  • 2.1.2 可行解
  • 2.1.3 目标向量之间的三种关系
  • 2.1.4 Pareto统治关系(Pareto Dominance)
  • 2.1.5 Pareto最优(Pareto Optimality)
  • 2.1.6 不被统治集和前沿(Nondominated Sets and Fronts)
  • 2.1.7 局部 Pareto最优集(Local Pareto-optimal Set)
  • 2.1.8 全局 Pareto最优集(Global Pareto-optimal Set)
  • 2.2 多目标优化算法
  • 2.2.1 加权法
  • 2.2.2 约束法(constraint method)
  • 2.2.3 目标规划
  • 2.2.4 进化多目标优化
  • 第三章 使用进化算法进行多目标优化
  • 3.1 进化算法简介
  • 3.1.1 进化算法框架
  • 3.1.2 使用进化算法(EA)进行多目标优化的合理性
  • 3.2 现有的进化多目标优化技术
  • 3.2.1 聚合法
  • 3.2.2 基于群体的非 Pareto法
  • 3.2.3 基于 Pareto的方法
  • 3.3 测试函数
  • 第四章 多目标优化算法的性能评价
  • 4.4.1 一元质量测度(unary quality measure)
  • 4.4.2 二元质量测度(binary quality measure)
  • 第五章 思维进化计算
  • 5.1 思维进化计算的基本内容
  • 5.1.1 MEC的基本理论
  • 5.1.2 MEC中的趋同和异化操作
  • 5.1.3 MEC的三个基本机制
  • 5.2 MEC的主要研究成果
  • 5.2.1 MEC的理论证明
  • 5.2.2 将 MEC应用于几类测试问题
  • 5.2.3 MEC在实际问题中的应用
  • 第六章 SP-MEC算法
  • 6.1 Pareto-MEC
  • 6.2 SP-MEC
  • 6.2.1 SP-MEC的基本原理
  • 6.2.2 测试函数
  • 6.2.3 比较实验
  • 6.3 SP-MEC和 Pareto-MEC的比较实验
  • 6.4 算法性能的评价
  • 6.4.1 使用 Cover进行评价
  • 6.4.2 使用 Spacing进行评价
  • 6.4.3 收敛速度
  • 6.5 小结
  • 6.6 工作中的几点说明
  • 第七章 结论
  • 参考文献
  • 附录
  • 附录1 多目标优化相关术语的英汉对照表
  • 附录2 MEC术语表
  • 附录3 MEC伪码简单版本
  • 致谢
  • 在学期间发表的论文
  • 相关论文文献

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