تحقیق الگوریتم اجتماع مورچه

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل :  word (..doc) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد صفحه : ۱۲ صفحه

 قسمتی از متن word (..doc) : 
 

‏الگوریتم اجتماع مورچه (Ant Colony Algorithm‏)
‏۱- معرفی
‏یکی از مسائلی که به وسیله ی زیست شنا سان مورد مطالعه قرار گرفته است درک این موضوع است که چگونه موجودات تقریبا کور مانند مورچه ها کوتاه ترین مسیر را از لانه ی خود تا منبع غذا و بر عکس پیدا می کنند.آن ها پی بردند که یک رسانه برای ابلاغ اطلاعات بین تک تک مورچه ها مورد استفاده قرار می گیرد و برای تصمیم گیری درمورد این که کدام مسیر را انتخاب کنند به کار می رود که آن رسانه عبارت است از بو(اثر) ماده ای به نام فرومون.
‏ ‏الگوریتم های لانه ی مورچه از جمله روش های فرامکاشفه ای هستند که برای حل مسایل بهینه سازی سخت پیشنهاد شده اند. این الگوریتم ها در آغاز از رفتارهای اجتماعی پشت سرهم قرار گرفتن و تعقیب کردن الهام گرفته شد، که در جامعه ی مورچگان مشاهده گردید. یک اجتماع از عامل های ساده (‏مورچه ها‏) به طور غیر مستقیم از طریق تغییرات پویای (دینامیکی) محیط ارتباط برقرار می کنند (‏رد پاهایی از فرومون‏) و بنابراین بر اساس تجربه ی اجتماعی آن ها، یک راه حل برای یک مسئله ارائه می دهند.
‏در این مطالعه مدل کاوش مورچه ها Meta-Heurestic‏ انتخاب شده است و درابتدا الگوریتمهای ساده شرح داده می شود و سپس به مطالعه سیستم AS‏ (ant system‏) و سیستمACS ‏(ant colony system‏) وMMAS‏(max-min ant system‏) و….. شرح داده می شود.
‏-۲‏- رفتار طبیعی مورچه
‏یک مورچه در حال حرکت مقداری فرومون دراندازه های گوناگون از خود بر روی زمین باقی می گذارد و بدین ترتیب مسیر را به وسیله ی بوی این ماده مشخص می سازد. هنگامی که یک مورچه به طور تصادفی  و تنها حرکت می کند با روبه رو شدن با مسیری که توسط مورچه یا مورچه های قبلی انتخاب شده و دارای بوی فرومون است به احتمال زیاد آن را  انتخاب می کند و با فرومونی که خود بر جای می گذارد بوی آن را در مسیر مذکور تقویت می نماید.
‏وقتی رفتار جمعی پدید می آید، گونه ای از رفتار خود تقویتی است، یعنی هرچه مورچه ها بو(اثر) ماده ی مذکور را دنبال کنند آن بو برای مورچه های پیرو آنها جذاب تر خواهد بود. فرایند گفته شده به وسیله ی یک حلقه توصیف می شود، یعنی احتمال این که یک مورچه یک مسیر را انتخاب کند متناسب باتعداد مورچه ها یی که قبلا آن مسیر را انتخاب کرده اند افزایش می یابد.
‏ایده این است که اگر در یک نقطه معین یک مورچه مجبور است از بین مسیرهای مختلف یکی را انتخاب کند ، مسیرهایی را که توسط مورچه های قبلی بیش تر انتخاب شده اند، به عبارت دیگر سطح بوی آن ها بالاتر است، با احتمال بیش تری انتخاب خواهد کرد. به علاوه سطح فرمون بالاتر معادل مسیر های کوتاه تر خواهد بود.
‏الگوریتم های ACO ‏ ‏بر پایه مدل احتمال پارامتری(مدل فرومون) قرار دارند‏.
‏مورچه های مصنوعی به طور افزایشی با اضافه کردن به جا و مناسب مولفه های راه حل تعریف شده به راه حل جزئی مورد نظر راه حلهایی را می سازند.
A
B
‏در تصویر بالا ‏مسیرهای متفاوت برای غذایابی دیده می شود.‏و ‏ تعداد مورچه ها و A ‏و B‏ مسیرهای ‏در زمان t‏ جستجو برای یافتن مسیر آغاز و در زمان t+1‏ مسیر پیدا شده و فرمول مورد استفاده :
C ‏کمیتی غیر اکتشافی برای مقدار جذب فرمون است و ‏تحت تاثیر فرمون ذخیره شده در فرآیند است.و باتعداد مورچه ها نسبت مستقیم دارد.‏در اثر تجربه مقدار برای ‏=۲ و c=20 ‏است.‏ اگر ‏ پس مسیر A‏ بهتر از B‏ است.
‏اگر دو مسیر یکسان باشند مسیر بصورت تصادفی و تعداد مورچه ها یکسان باشد در بیشتر موارد مسیر کوتاهتر بعد از مدتی پیدا می شودو مقدار فرمون مسیر کوتاهتر بیشتر از مسیر دیگر است.
‏و شاخه قویتر مورد استفاده قرار میگیرد.الگوریتم زیر برای ایجاد مسیر کوتاهتر است:
Let r~U(0,1)
For each potential path A do
Calculate Pa using ,e.g.,equation (1.1)
If r
Follow path A;
Breack ;
End
End
-۳‏بهینه سازی کلونی مورچه ساده‏(SACO‏) :
‏برای انجام این کار، مورچه های مصنوعی یک گام برداری تصادفی را روی گراف همبند کامل G=(C,L)‏ انجام می دهند، که راسهای آن مولفه های راه حل C‏ و مجموعهء L‏ ، اتصالات است.این گراف، گراف ساخت Construction graph‏
‏ نام دارد.
‏ ‏وقتی یک مسئله CO ‏دارای محدودیت را در نظر می گیریم، محدودیتهای مسئله در رویه سازندهء مورچه ها ساخته می شوند به نحوی که در هر مرحله از فرایند ساخت فقط مولفه هایی از راه حل که عملی هستند می توانند به راه حل جزئی فعلی اضافه شوند. مولفه ‏های ci ЄC‏ با پارامتر ردیابی فرومون Ti‏ متناظر می شوند و اتصالات Lij ЄL‏ می توانند با پارامتر ردیابی فرومون Tij‏ متناظر گردند. مجموعهء کل این پارامترها با T‏ نشان داده می شود‏.
‏مقادیر این پارامترها ( مقادیر فرومون) به ترتیب با ‏ نشان داده می شوند.
‏به علاوه مولفه ها و اتصالات به ترتیب می توانند با مقدار اکتشافی ‏ متناظر گردند.
‏مجموعهء همه مقادیر را با H‏ نشان می دهیم. . این مقادیر برای تصمیمات احتمالی مورچه ها در مورد چگونگی حرکت در گراف ساخت استفاده می گردند.‏احتمالات مربوط به گراف ساخت، احتمالات انتقال نامیده می شود.
‏بعد از مقدار دهی اولیه به مقادیر فرومون ، در هر مرحله ، هر مورچه یک راه حل را می سازد. سپس این راه حلها برای به روزرسانی مقادیر فرومون استفاده می گردند
‏در ابتدا، کلیهء مقادیر فرومون با یک مقدار کوچک مشابه ph>۰‏ مقداردهی می شوند.‏ در فاز ساخت، یک مورچه با افزودن مولفه هایی به راه حل جزئی فعلی ، به تدریج یک راه حل را ایجاد می کند.‏اگر هیچ نودی وجود نداشته باشد ‏=۰ و در غیر اینصورت فرآیند انجام و به ‏می رسد.ودر صورت افتادن در حلقه باید ان مسیر حذف و دوباره عملیات انجام گردد.‏ در مقادیر بالا برای ‏ مقدار فرمون را تقویت میکندو دراین حال گره های اصلی بدست آمده وحلقه ها از بین می روند.وبرای فرمون اضافه شده استفاده می گردد.‏