基于細(xì)胞自動機(jī)的協(xié)同演化優(yōu)化方法.pdf

1、細(xì)胞自動機(jī)是當(dāng)前計算機(jī)科學(xué)的一個研究熱點。細(xì)胞自動機(jī)本質(zhì)上是一個時間離散化、空間離散化的動力學(xué)系統(tǒng)。它所具有的極度并行性、基本單元的簡單性、細(xì)胞相互作用的局部性等特點引起眾多學(xué)科的學(xué)者們越來越多的關(guān)注。
　　 當(dāng)前在最優(yōu)化領(lǐng)域，不斷出現(xiàn)一些超大規(guī)模的非線性問題，由于這些問題的復(fù)雜性、強(qiáng)約束性、非線性、不確定性、建模困難，使得這類問題難于解答。針對這類問題的特點，用具有智能特性的優(yōu)化方法在求解這類問題時能表現(xiàn)出較好的性能。目前廣泛

2、應(yīng)用的智能優(yōu)化算法有遺傳算法、模擬退火算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，但這些算法的實現(xiàn)模式都還是基于串行模式。假如我們利用細(xì)胞自動機(jī)來解決優(yōu)化問題，也就意味著能夠建立極度并行的解決最優(yōu)化問題的程序。未來的超級計算機(jī)具有每秒千萬億次甚至萬萬億次浮點計算能力，這類計算機(jī)的一種可能的體系結(jié)構(gòu)是基于細(xì)胞自動機(jī)的架構(gòu)，為了適應(yīng)未來的超級計算機(jī)結(jié)構(gòu)，本文嘗試探討將演化算法與細(xì)胞自動機(jī)相結(jié)合，研究一類基于細(xì)胞自動機(jī)的演化算法，以充分發(fā)揮計算機(jī)和算法的高效運(yùn)行能力。

3、
　　 本文首先擴(kuò)充細(xì)胞自動機(jī)概念，利用細(xì)胞自動機(jī)簡單規(guī)則可導(dǎo)致復(fù)雜行為和細(xì)胞自動機(jī)局部化相互作用導(dǎo)致整體計算能力突現(xiàn)的重要特性，提出了基于細(xì)胞自動機(jī)的協(xié)同演化優(yōu)化算法，通過定義細(xì)胞間簡單的協(xié)同與合作演化規(guī)則來求解最優(yōu)化問題，從理論上證明了在使用標(biāo)準(zhǔn)交叉算子的情況下算法的收斂性。運(yùn)用本文提出的問題求解模式和協(xié)同演化算法求解了無約束函數(shù)優(yōu)化問題、約束函數(shù)優(yōu)化問題、組合優(yōu)化問題。實驗結(jié)果表明，算法在無約束函數(shù)優(yōu)化和約束函數(shù)優(yōu)化方面具