支持學習的協(xié)同進化模型研究及應用.pdf

1、協(xié)同進化算法是在協(xié)同進化論基礎上發(fā)展起來的一類新的進化算法。它在進化過程中考慮了環(huán)境對個體和種群的影響以及種群與種群之間的相互影響。協(xié)同進化算法克服了傳統(tǒng)進化算法的很多缺點，因此越來越多的學者對它進行了研究，協(xié)同進化已成為近幾十年來進化計算研究的一個熱點問題。 與此同時，社會的發(fā)展，物質產(chǎn)品的巨大豐富使得工業(yè)產(chǎn)品的競爭日趨激烈，社會消費觀念也發(fā)生了巨大變化。產(chǎn)品的創(chuàng)新性、環(huán)保性、宜人性、外觀造型等因素越來越受到重視，成為引導消費

2、者購買的重要的因素。在這種情況下，許多企業(yè)都意識到產(chǎn)品設計將成為搶占市場的決定性因素，因而試圖通過產(chǎn)品的創(chuàng)新性來獲得核心競爭力。創(chuàng)新設計能夠滿足求新和多變的市場需求，有效地提高產(chǎn)品的市場競爭力。因此，創(chuàng)新設計研究倍受國內外相關學者的關注，計算機輔助的創(chuàng)新概念設計也隨之發(fā)展起來。 但是現(xiàn)有的創(chuàng)新概念設計系統(tǒng)創(chuàng)新能力不足，僅能為設計者提供繪圖工具，不能根據(jù)設計者的思路生成概念個體以啟發(fā)設計者思維，并且已有的優(yōu)秀的設計經(jīng)驗和先驗知識不

3、能得到保留。整個設計過程主要依靠設計者的經(jīng)驗和創(chuàng)造力，對設計者提出的設計方案不能進行合理的評價或分析，對于成功的設計經(jīng)驗知識也不能及時記錄和保留。 本文正是基于上述考慮，提出了支持學習的協(xié)同進化模型及其應用問題，目的是通過研究新的、適用于創(chuàng)新概念設計的協(xié)同進化機制，將已有的進化設計的研究從單體進化拓展到多群體協(xié)同進化，并且能夠實時保存優(yōu)秀的先驗知識，為創(chuàng)新概念設計人員創(chuàng)新思路的開拓提供了有利的環(huán)境。 本文的主要工作是：

4、 1、提出了一種支持學習的協(xié)同進化方法。 協(xié)同進化方法基本思想來源于生物知識。生物學上，多種群組成的群落比單種群群落能更有效地利用環(huán)境資源、更持久地維持較高的生產(chǎn)力、更具有穩(wěn)定性。不僅如此，多種群進化過程中由于基因片斷搜索范圍大，能夠更好的適應自然環(huán)境的變化，對自身進行調節(jié)。并且在生物適應環(huán)境的過程中，學習也起著很重要的作用。本文以生物的協(xié)同進化理論為基礎，將學習和進化兩個不同的自適應過程有機地結合起來，提出了一種支持學習

5、的協(xié)同進化方法。在此進化過程中引入了個體培訓和種群吞并兩個自適應學習算子，并且通過種群繁衍保證了種群的多樣性，同時也提高了算法的搜索能力。 2、構造了一個基于該協(xié)同進化算法的創(chuàng)新概念設計模型。 創(chuàng)新概念設計內涵廣泛而深刻，一般意義上的概念設計指在產(chǎn)品的功能和原理基本確定的情況下，產(chǎn)品外觀造型的設計過程。本文著重研究了建筑方面的創(chuàng)新概念設計，將支持學習的協(xié)同進化模型應用于建筑創(chuàng)新設計領域，設計并實現(xiàn)了一個建筑創(chuàng)新概念設計系