群體智慧型計算模式的統一性與多樣性研究

《群體智慧型計算模式的統一性與多樣性研究》是依託同濟大學，由康琦擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：群體智慧型計算模式的統一性與多樣性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：康琦
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

群體智慧型是一種有效模仿自然界各類運行機制的最佳化計算理念，其計算模式體現了繼承與創造、確定與隨機、必然與偶然耦合交融的多樣性演化特徵。本課題從自然辯證的哲學視角思考並探討群體智慧型計算模式的統一性與多樣性的關係，歸納提煉群體智慧型的統一計算原理與分析框架，識別獲取群體智慧型的關鍵表達要素，對其中蘊含的典型行為元分別進行形式化描述與動力學建模，分析仿真行為元的運動特性及群體行為的形成機理，並通過計算仿真預測群體的行為；回歸自然生態系統，從中提煉有益的科學法則與計算理念，提出新型的生態群體智慧型計算模式，並基於經典函式的數值最佳化問題對其進行系統性的計算仿真、特性分析及參數動態最佳化研究，驗證並最佳化群體智慧型的統一計算與分析框架。

結題摘要

本項目針對智慧型化方法研究熱點，從哲學的角度思考、提煉群體智慧型的基本理念，自然辯證地研究群體智慧型的統一計算原理及其多樣性拓展方法，從統一性框架建模、典型行為建模與分析、算法創新與套用拓展三個方面展開深入研究，獲得了一定的具有普適性與推廣價值的創新性研究成果。 （1）在統一性框架建模方面，對群體智慧型所屬範疇自然計算研究進展進行了系統的綜述，將自然計算按照研究分支進行合理劃分，並對眾多算法實例進行了整理歸類；提出了群體智慧型計算模式的統一性理念，給出了群體智慧型的統一性計算分析框架、計算模式總體分層框架以及各類具體實現算法的統一流程框架；針對約束最佳化問題，系統研究了基於文化特徵的進化約束處理技術，建立了基於問題特徵的約束處理技術統一框架和基於解特徵的約束處理技術統一框架，並提出了兩種有效的約束處理新方法—CCHF，DCHM。（2）在典型行為建模與分析方面，對群體智慧型算法進行了系統性的理論分析工作，提出了一種群體動態效能評價體系；系統分析了影響群體尋優效率和最佳化性能的探索與開發兩種行為（能力）之間的關係，建立了一種用於量化平衡協調探索與開發的近似度量；進行了群體智慧型模組化設計方法與性能分析研究，對其中典型的體現創造性和偶然特徵的隨機行為、遷移行為和變異行為等進行了系統性的建模與仿真分析，並從機率分析的角度對其影響特性進行了理論分析。（3）在算法創新及套用拓展方面，基於黑箱最佳化仿真平台，進行了群體智慧型算法創新與改進，提出了一種新型的生態群體智慧型算法—貽貝群漫步最佳化（MWO），在對現有智慧型算法分析的基礎上，研究設計了幾種高效的改進型算法以及混合式算法—MACS，RW-MWO，DSA，BPSO，HBBOGA；並進行了群體智慧型算法的套用拓展，用於智慧型電網與製造系統等領域的實際複雜最佳化問題求解。 項目組共出版專著1本，發表學術論文30篇（其中SCI收錄11篇），培養研究生6名，並獲多項後續項目支持。