多種群協(xié)同進(jìn)化及其在創(chuàng)新概念設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.pdf

1、坐塹墮蔓查堂堡主堂堡堡苧6‘339單位代碼10445學(xué)號20032654分類號TP39141必孝存缸大學(xué)碩士學(xué)位論文論文題目多種群協(xié)同進(jìn)化及其在創(chuàng)新概念設(shè)計(jì)中的應(yīng)用學(xué)科專業(yè)名稱計(jì)算機(jī)軟件與理論申請人姓名臧文科導(dǎo)師姓名劉希玉教授論文提交時間2005年6月采激簿勿全汶公砸山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要當(dāng)前科學(xué)技術(shù)正進(jìn)入多學(xué)科相互交叉、相互滲透、相互影響的時代，生命科學(xué)與工程科學(xué)的交叉、滲透和相互促進(jìn)是其中一個典型例子，也是近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一

2、個顯著特點(diǎn)。進(jìn)化算法的蓬勃發(fā)展正體現(xiàn)了科學(xué)發(fā)展的這一特點(diǎn)和趨勢。最近20年，創(chuàng)新進(jìn)化設(shè)計(jì)得到廣泛的研究，它已經(jīng)成為最重要的計(jì)算和創(chuàng)新設(shè)計(jì)技術(shù)之一。許多研究人員投身于這一領(lǐng)域，涉及到自生長系統(tǒng)、遺傳程序設(shè)計(jì)、創(chuàng)新進(jìn)化系統(tǒng)等等。其中，PJBentley的論文(Bentley，PJ[1])系統(tǒng)地揭示了利用遺傳算法進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化概念設(shè)計(jì)的思想，包括各種各樣的不同形狀的三維實(shí)體。他提出了一種利用遺傳算法作為核心的遺傳算法設(shè)計(jì)系統(tǒng)，并且演示了對15

3、個實(shí)體對象在傳統(tǒng)和非傳統(tǒng)兩種方式下設(shè)計(jì)的成功進(jìn)化，例如桌子、五棱柱等等。與這種創(chuàng)新進(jìn)化設(shè)計(jì)方法相比，還有另一項(xiàng)由LecienneBlessing承擔(dān)的重要工作一基于過程的設(shè)計(jì)系統(tǒng)。她研究設(shè)計(jì)過程中規(guī)定的模型，包含設(shè)計(jì)知識的分類，支持具體設(shè)計(jì)行為的方法，以及基本的計(jì)算機(jī)工具。她提出了一種解決方案，通過強(qiáng)調(diào)過程和整合這些方法來推動設(shè)計(jì)工作。她的實(shí)現(xiàn)是圍繞一個設(shè)計(jì)模型發(fā)展來的基本設(shè)計(jì)支持系統(tǒng)，這其中包括四個核心階段：(1)設(shè)計(jì)特性的確定：(2

4、)支持類型的確定；(3)需求的發(fā)展和支持系統(tǒng)的功能；(4)模型和支持系統(tǒng)的發(fā)展；(5)系統(tǒng)核心進(jìn)化。進(jìn)化計(jì)算提供了眾多的設(shè)計(jì)優(yōu)勢，無疑是一種強(qiáng)大的方法，提供了各種可能的設(shè)計(jì)解決方案，可以被優(yōu)化而且方便的進(jìn)行分析。進(jìn)化計(jì)算已經(jīng)被成功應(yīng)用到各種民用和工程設(shè)計(jì)難題上去(LiuXiyu，F(xiàn)razer，JH[2][3])。進(jìn)化設(shè)計(jì)提供了各種機(jī)制，在可行解空間中尋找最優(yōu)解，在這里進(jìn)化過程應(yīng)用到了多個群體。事實(shí)上，進(jìn)化不僅僅是一種優(yōu)化工具，也是一種搜

5、索和創(chuàng)新工具，因?yàn)樗ㄟ^與其他的選擇結(jié)合而成為一種新的解決方案。這其中有兩步最重要的操作產(chǎn)生新的的個體，這就是交叉和變異。進(jìn)化系統(tǒng)的核心部分一遺傳算法，能夠保持并進(jìn)化設(shè)計(jì)種群和操作種群。從上述不難看出，進(jìn)化可能是將來最有前途的工具，但是它的應(yīng)用現(xiàn)在卻常常被局限到單體進(jìn)化。這一限制是由于進(jìn)化算法和技術(shù)的復(fù)雜性，這導(dǎo)致了進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化和計(jì)算更有強(qiáng)有力算法的發(fā)展，這就是多種群協(xié)同進(jìn)化算法。發(fā)展協(xié)同進(jìn)化技術(shù)的動機(jī)之一，是設(shè)計(jì)問題經(jīng)常被描述為多目