蚁群算法研究现状及发展
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基于大数据的农产品物流配送优化实践案例分享第一章:引言 (2)1.1 研究背景 (2)1.2 研究目的 (2)第二章:大数据与农产品物流配送概述 (3)2.1 大数据的定义与特征 (3)2.2 农产品物流配送的特点 (3)2.3 大数据在农产品物流配送中的应用 (3)第三章:农产品物流配送现状分析 (4)3.1 我国农产品物流配送现状 (4)3.1.1 物流配送体系概述 (4)3.1.2 物流配送现状分析 (5)3.2 存在的问题与挑战 (5)3.2.1 农产品物流配送成本较高 (5)3.2.2 农产品物流配送设施不足 (5)3.2.3 农产品物流配送信息化水平有待提高 (5)3.2.4 农产品物流配送体系不完善 (5)3.2.5 农产品物流配送市场秩序混乱 (5)第四章:大数据在农产品物流配送中的关键技术研究 (5)4.1 数据采集与预处理 (5)4.2 数据挖掘与分析 (6)4.3 数据可视化与决策支持 (6)第五章:农产品物流配送优化模型构建 (7)5.1 优化目标与约束条件 (7)5.2 模型构建与求解方法 (8)5.2.1 模型构建 (8)5.2.2 求解方法 (8)第六章:农产品物流配送优化实践案例 (8)6.1 案例背景 (8)6.2 优化方案设计与实施 (8)6.2.1 优化目标 (8)6.2.2 优化方案设计 (9)6.2.3 实施步骤 (9)6.3 案例效果分析 (9)6.3.1 配送效率提升 (9)6.3.2 物流成本降低 (9)6.3.3 农产品损耗减少 (9)6.3.4 客户满意度提升 (10)第七章:农产品物流配送优化策略 (10)7.1 优化配送路线 (10)7.2 优化配送时间 (10)7.3 优化配送资源 (10)第八章:大数据驱动的农产品物流配送平台建设 (11)8.1 平台架构设计 (11)8.2 关键技术实现 (11)8.3 平台应用案例分析 (12)第九章:农产品物流配送优化实践成果评价 (12)9.1 评价指标体系构建 (12)9.2 评价方法与模型 (12)9.3 成果评价与分析 (13)第十章:结论与展望 (13)10.1 研究结论 (13)10.2 研究局限与展望 (14)第一章:引言1.1 研究背景我国经济的快速发展,农业现代化水平不断提升,农产品物流配送作为连接生产与消费的重要环节,日益受到广泛关注。
超大规模集成电路测试现状及关键技术一、本文概述随着信息技术的迅猛发展,超大规模集成电路(VLSI)已成为现代电子系统的核心组成部分,广泛应用于通信、计算机、消费电子等众多领域。
然而,随着集成电路规模的不断增大和复杂性的提升,其测试问题日益凸显,成为制约集成电路产业进一步发展的关键技术难题。
因此,对超大规模集成电路测试的现状进行深入分析,探讨其关键技术,对于提升我国集成电路产业的核心竞争力具有重要意义。
本文旨在全面概述超大规模集成电路测试的现状,分析当前面临的主要挑战,并深入探讨相关的关键技术。
我们将回顾超大规模集成电路测试的发展历程,阐述其基本原理和方法。
我们将分析当前超大规模集成电路测试面临的主要问题和挑战,如测试数据量巨大、测试成本高昂、测试效率低下等。
接着,我们将深入探讨超大规模集成电路测试的关键技术,包括可测试性设计、故障模型与故障诊断、测试数据生成与优化等。
我们将展望未来的发展趋势,提出相应的建议和对策,以期为我国集成电路产业的持续健康发展提供参考和借鉴。
二、VLSI测试现状随着科技的飞速发展,超大规模集成电路(VLSI)已经成为现代电子系统的核心组成部分。
然而,随着集成度的不断提高,VLSI的测试问题也日益凸显。
目前,VLSI测试面临的主要挑战包括测试数据的生成、测试复杂性的增加、测试成本的上升以及测试效率的提升等。
在测试数据生成方面,由于VLSI的规模庞大,传统的测试方法已经无法满足需求。
因此,研究人员提出了多种基于自动测试设备(ATE)和仿真工具的测试数据生成方法,以提高测试数据的覆盖率和故障检测能力。
测试复杂性的增加是另一个重要的问题。
由于VLSI结构复杂,故障模式多样,传统的测试方法往往难以有效应对。
为了解决这一问题,研究人员正在探索基于人工智能和机器学习的测试方法,以提高测试的智能化和自动化水平。
测试成本的上升也是一个不容忽视的问题。
随着VLSI规模的增加,测试所需的时间和资源也在不断增加,导致测试成本急剧上升。
物流行业智能分拣与配送优化方案第一章:引言 (2)1.1 研究背景 (2)1.2 研究目的与意义 (2)1.3 研究方法与框架 (3)第二章:物流行业分拣与配送现状分析 (3)第三章:物流行业智能分拣与配送技术研究 (3)第四章:物流行业智能分拣与配送优化方案设计 (3)第五章:实证分析 (3)第六章:结论与展望 (3)第二章:物流行业智能分拣现状分析 (3)2.1 国内外智能分拣技术发展现状 (3)2.2 我国物流行业智能分拣技术应用现状 (4)2.3 存在问题与挑战 (4)第三章:智能分拣技术原理与设备 (5)3.1 智能分拣技术原理 (5)3.2 智能分拣设备分类 (5)3.3 设备选型与配置 (5)第四章:物流行业智能配送现状分析 (6)4.1 国内外智能配送技术发展现状 (6)4.2 我国物流行业智能配送技术应用现状 (6)4.3 存在问题与挑战 (6)第五章:智能配送优化策略 (7)5.1 路线优化策略 (7)5.2 车辆调度优化策略 (7)5.3 货物装载优化策略 (8)第六章:智能分拣与配送系统集成 (8)6.1 系统架构设计 (8)6.1.1 总体架构 (8)6.1.2 系统模块划分 (8)6.2 关键技术研究 (9)6.2.1 分拣算法研究 (9)6.2.2 路径规划研究 (9)6.2.3 大数据分析技术 (9)6.2.4 物联网技术 (9)6.3 系统集成与调试 (9)6.3.1 硬件集成 (9)6.3.2 软件集成 (9)6.3.3 系统调试 (10)第七章:案例分析 (10)7.1 某物流企业智能分拣与配送项目 (10)7.1.1 项目背景 (10)7.1.2 项目目标 (10)7.1.3 项目实施 (10)7.2 项目实施过程与效果评价 (10)7.2.1 实施过程 (10)7.2.2 效果评价 (11)7.3 经验与启示 (11)第八章政策法规与标准体系 (11)8.1 政策法规现状 (11)8.2 标准体系构建 (12)8.3 政策建议与措施 (12)第九章:市场前景与发展趋势 (12)9.1 市场前景分析 (12)9.2 发展趋势预测 (13)9.3 市场策略与建议 (13)第十章:结论与展望 (13)10.1 研究结论 (13)10.2 研究局限与不足 (14)10.3 研究展望 (14)第一章:引言1.1 研究背景我国经济的快速发展,电子商务的兴起以及消费者对物流服务需求的不断提升,物流行业已成为我国国民经济的重要组成部分。
基于蚁群算法的物流运输路径规划研究近年来,物流行业得到了快速的发展,越来越多的企业采用物流配送来提高运作效率和降低成本,而物流运输路径规划是其中非常重要的一环。
路径规划的目的是寻找最短路径或最优路径,从而缩短物流运输时间,降低成本,提高效率。
蚁群算法是一种模拟自然界中蚂蚁觅食行为的算法,具有全局搜索、高度并行、自适应和高效性等优点,因此被广泛应用于物流运输路径规划领域。
一、蚁群算法的基本原理蚁群算法源于自然界中蚂蚁觅食行为,蚂蚁会在找到食物后,向巢穴释放信息素,吸引同类蚂蚁沿着这条路径前往食物。
随着蚂蚁数量的增加,信息素浓度会逐渐增加,导致新的蚂蚁更容易选择已有路径。
蚁群算法利用信息素的积累,不断地优化路径,直到找到最短路径或最优路径。
二、蚁群算法的应用于物流运输路径规划在物流运输路径规划领域,蚁群算法被广泛应用。
根据实际情况,可以将路径规划问题建模成TSP问题或VRP问题。
TSP问题是指在给定的城市之间寻找一条最短的路径,使得每个城市只被访问一次;VRP问题是指在给定的城市集合中找到一组路径,满足每个城市只被访问一次,且路径长度最小。
使用蚁群算法进行物流运输路径规划,需要首先建立好模型。
对于TSP问题,需要将每个城市和城市之间的距离表示成矩阵形式。
对于VRP问题,需要确定车辆的容量、起点和终点以及每个城市的需求量等信息。
然后根据信息素和启发式信息等因素,模拟蚂蚁在不断地寻找路径的过程,最终找到最短路径或最优路径。
蚁群算法的运用可以有效解决物流规划中的大量信息和复杂的计算问题,提高规划质量和效率。
例如,针对长距离物流配送的问题,蚁群算法可以帮助企业选择最优的物流路线,减少物流成本和时间,提高物流效率;对于中短距离的城市配送问题,蚁群算法则可以帮助企业快速响应客户需求,实现快速配送。
蚁群算法的优点在于它具有强鲁棒性和全局搜索能力,不会被初始点和局部最优解所限制,因此可以找到全局最优解。
与其他优化算法相比,蚁群算法对于大规模问题的解决能力更加优秀。
物流快递业智能分拣与配送系统方案第1章项目背景与意义 (3)1.1 物流快递业发展现状分析 (3)1.2 智能分拣与配送系统的需求 (3)第2章智能分拣与配送系统概述 (4)2.1 系统定义与功能 (4)2.2 系统架构设计 (4)第3章分拣系统设计与实现 (5)3.1 分拣系统需求分析 (5)3.1.1 自动化程度需求 (5)3.1.2 分拣速度需求 (5)3.1.3 准确性需求 (5)3.1.4 系统扩展性需求 (5)3.2 分拣设备选型与布局 (5)3.2.1 分拣设备选型 (5)3.2.2 分拣设备布局 (6)3.3 分拣算法研究与应用 (6)3.3.1 分拣算法研究 (6)3.3.2 分拣算法应用 (6)第4章无人机配送系统设计与实现 (6)4.1 无人机配送概述 (6)4.1.1 无人机配送基本原理 (7)4.1.2 无人机配送技术特点 (7)4.1.3 无人机配送应用现状 (7)4.2 无人机选型与功能参数 (7)4.2.1 无人机类型选择 (7)4.2.2 无人机功能参数 (8)4.3 无人机路径规划与调度 (8)4.3.1 无人机路径规划 (8)4.3.2 无人机调度策略 (8)第5章自动驾驶配送车辆系统设计与实现 (9)5.1 自动驾驶配送车辆概述 (9)5.2 车辆选型与功能参数 (9)5.2.1 车辆类型选择 (9)5.2.2 功能参数 (9)5.3 车辆路径规划与调度 (9)5.3.1 路径规划 (9)5.3.2 调度策略 (10)第6章智能仓储管理系统设计与实现 (10)6.1 仓储管理系统需求分析 (10)6.1.1 功能需求 (10)6.1.2 功能需求 (10)6.2.1 设备选型 (11)6.2.2 设备布局 (11)6.3 仓储库存管理与优化 (11)6.3.1 库存管理 (11)6.3.2 优化措施 (12)第7章大数据分析与决策支持系统 (12)7.1 数据采集与预处理 (12)7.1.1 数据来源 (12)7.1.2 数据采集 (12)7.1.3 数据预处理 (12)7.2 数据分析方法与应用 (12)7.2.1 描述性分析 (12)7.2.2 关联分析 (12)7.2.3 预测分析 (12)7.2.4 聚类分析 (13)7.3 决策支持系统设计与实现 (13)7.3.1 系统架构 (13)7.3.2 系统功能 (13)7.3.3 系统实现 (13)第8章信息安全与隐私保护 (13)8.1 信息安全风险分析 (13)8.1.1 数据泄露风险 (13)8.1.2 数据篡改风险 (14)8.1.3 服务中断风险 (14)8.2 加密技术在物流配送中的应用 (14)8.2.1 对称加密技术 (14)8.2.2 非对称加密技术 (14)8.2.3 混合加密技术 (14)8.3 隐私保护策略与措施 (14)8.3.1 数据脱敏 (14)8.3.2 用户权限控制 (14)8.3.3 访问审计 (14)8.3.4 法律法规遵守 (15)8.3.5 定期安全评估 (15)第9章系统集成与测试 (15)9.1 系统集成策略与方法 (15)9.1.1 集成策略 (15)9.1.2 集成方法 (15)9.2 系统测试与优化 (15)9.2.1 系统测试 (15)9.2.2 系统优化 (16)9.3 系统上线与运维 (16)9.3.1 系统上线 (16)第10章项目实施与效益分析 (16)10.1 项目实施步骤与计划 (16)10.2 投资估算与经济效益分析 (17)10.2.1 投资估算 (17)10.2.2 经济效益分析 (17)10.3 社会效益与环境影响分析 (18)10.3.1 社会效益 (18)10.3.2 环境影响 (18)第1章项目背景与意义1.1 物流快递业发展现状分析我国经济的快速发展,电子商务的兴起以及消费者对便捷购物需求的不断提升,物流快递业得到了快速发展。
智能交通系统中的动态路径规划算法研究智能交通系统(Intelligent Transportation System,ITS)是指利用先进的信息技术手段,以提高交通运输系统的效率、安全性和环境可持续性为目标的一种综合性交通管理和服务系统。
在智能交通系统中,动态路径规划算法的研究具有重要的意义。
本文将探讨智能交通系统中动态路径规划算法的研究现状、应用场景和发展趋势。
一、研究现状1. 遗传算法遗传算法是一种模拟自然进化过程的优化算法,可以用于求解动态路径规划问题。
通过遗传算法,可以根据交通流量、道路条件等动态信息来实时更新路径规划结果。
遗传算法能够在多目标和约束条件复杂的情况下,寻找到接近最优解的路径规划方案。
2. 蚁群算法蚁群算法是一种模拟蚂蚁觅食行为的启发式算法,可以应用于动态路径规划问题。
蚁群算法通过模拟蚂蚁在环境中搜索食物的行为,不断更新路径规划方案,并实现全局最优解的搜索。
蚁群算法能够适应交通流量变化、路段拥堵等情况,提供最优路径规划结果。
3. 神经网络算法神经网络算法是一种模拟人类大脑神经元工作方式的方法,可以应用于动态路径规划问题。
通过训练神经网络,可以根据历史交通数据和实时流量信息来预测未来的交通状态,并根据预测结果进行路径规划。
神经网络算法具有很强的适应性和学习能力,能够提供准确的路径规划建议。
二、应用场景1. 高峰交通控制在城市交通管理中,高峰时段的交通流量巨大,易产生拥堵。
动态路径规划算法可以根据实时交通信息,通过优化路线选择和分流策略来缓解交通拥堵。
通过智能交通系统中的动态路径规划算法,可以提供交通参与者准确的行驶路线和时间预测,提高路网的整体通行能力。
2. 突发事件处理突发事件(如交通事故、道路施工等)会对道路交通产生严重影响。
智能交通系统中的动态路径规划算法可以实时获取交通状况信息,并为受影响的交通参与者提供最优的绕行路线。
通过及时响应和调整路径规划,可以减少交通事故和拥堵的发生,提高交通系统的应急响应能力。
群体智能算法的应用与发展随着人工智能的不断发展,越来越多的领域开始采用群体智能算法来解决实际问题。
群体智能算法是一种基于群体智慧原理的计算方法,主要包括蚁群算法、粒子群算法、遗传算法、神经网络等。
这些算法广泛应用于数据挖掘、机器学习、图像处理、智能交通等领域。
本文将围绕群体智能算法的应用与发展进行探讨。
一、群体智能算法的应用1. 数据挖掘数据挖掘是将大量数据转化为有用信息的过程。
基于群体智能的数据挖掘算法可以有效地发现数据中的模式和规律。
例如,通过遗传算法可以对数据进行分类、聚类和推理。
2. 机器学习机器学习是指让机器通过学习和经验改进来实现某个任务。
群体智能算法可以用来提高机器学习的准确性和性能。
例如,在人工神经网络中,群体智能算法可以帮助优化神经元之间的连接权重,从而提高预测的精度。
3. 图像处理图像处理是指对图像进行复杂处理的过程,包括图像采集、图像表示和图像分析等。
基于群体智能的算法可以对图像进行匹配、分析、优化和重构。
例如,蚁群算法可以用来进行图像分割和图像跟踪。
4. 智能交通随着城市化和人口增长,交通问题越来越突出。
基于群体智能的算法可以用来解决交通拥堵、交通流调度和道路优化等问题。
例如,粒子群算法可以用来优化信号灯的调整,从而缓解交通拥堵。
二、群体智能算法的发展1. 集成学习集成学习是指将多个分类器集成在一起,从而提高分类性能的方法。
群体智能算法也可以集成在一起,达到更好的性能。
例如,通过蚁群算法和粒子群算法的集成,可以产生更好的分类结果。
2. 深度学习深度学习是机器学习的一种分支,它通过多层神经网络进行训练和学习。
群体智能算法也可以嵌入到深度学习中,从而提高模型的性能和效率。
例如,遗传算法可以用来优化深度神经网络的结构和参数。
3. 人工智能人工智能是群体智能算法的一种应用,它可以让机器像人类一样进行思考和决策。
随着群体智能算法的发展,人工智能也将变得越来越智能化、多样化和普及化。
物流快递行业末端配送优化方案第一章绪论 (2)1.1 研究背景与意义 (2)1.2 研究目的与方法 (2)1.2.1 研究目的 (2)1.2.2 研究方法 (3)第二章物流快递行业末端配送现状分析 (3)2.1 末端配送模式概述 (3)2.2 末端配送存在的问题 (3)2.3 末端配送效率影响因素 (4)第三章末端配送网络优化 (4)3.1 末端配送网络设计原则 (4)3.2 末端配送网络布局优化 (4)3.3 末端配送网络节点优化 (5)第四章末端配送路径优化 (5)4.1 末端配送路径规划方法 (5)4.2 末端配送路径优化算法 (6)4.3 末端配送路径优化案例分析 (6)第五章末端配送车辆调度优化 (6)5.1 车辆调度策略 (7)5.2 车辆调度算法 (7)5.3 车辆调度优化案例分析 (7)第六章末端配送人员管理优化 (8)6.1 末端配送人员培训与选拔 (8)6.1.1 培训内容与方式 (8)6.1.2 选拔标准与流程 (8)6.2 末端配送人员激励与考核 (9)6.2.1 激励措施 (9)6.2.2 考核体系 (9)6.3 末端配送人员作业流程优化 (9)6.3.1 优化配送路线 (9)6.3.2 提高配送工具利用率 (9)6.3.3 强化配送环节沟通 (9)6.3.4 完善配送信息系统 (9)6.3.5 提升配送服务质量 (9)第七章末端配送信息技术应用 (9)7.1 末端配送信息技术概述 (10)7.2 末端配送信息技术应用案例 (10)7.3 末端配送信息技术发展趋势 (10)第八章末端配送服务质量提升 (11)8.1 末端配送服务质量评价指标 (11)8.2 末端配送服务质量提升策略 (11)8.3 末端配送服务质量改进案例分析 (12)第九章末端配送成本控制 (12)9.1 末端配送成本构成分析 (12)9.2 末端配送成本控制方法 (12)9.3 末端配送成本控制案例分析 (13)第十章物流快递行业末端配送优化策略实施与评估 (13)10.1 末端配送优化策略实施步骤 (13)10.1.1 策略制定 (13)10.1.2 人员培训 (14)10.1.3 设施设备投入 (14)10.1.4 信息化建设 (14)10.1.5 监测与反馈 (14)10.2 末端配送优化策略实施效果评估 (14)10.2.1 评估指标体系 (14)10.2.2 数据收集与分析 (14)10.2.3 评估结果反馈 (14)10.3 末端配送优化策略持续改进与调整 (14)10.3.1 问题识别与改进 (14)10.3.2 创新与尝试 (14)10.3.3 持续监控与调整 (15)第一章绪论1.1 研究背景与意义我国经济的快速发展,电子商务行业的崛起,物流快递行业逐渐成为国民经济的重要组成部分。
蚁群算法研究现状及发展摘要:蚁群算法是一类模拟生物群体突现聚集行为的新型机器学习技术。
本文回顾了蚁群算法的主要概念,总结了蚁群算法与其他智能方法的融合,介绍了一种基于群体蚁群算法的硬件实现方法,最后对蚁群算法的发展方向提出了预测。
关键词:蚁群算法智能方法优化硬件实现0 引言在社会科学和工程技术的发展中,需要解决问题的复杂性、约束性、非线性,建模困难等问题日渐突出。
多年来,人们一直致力于寻找一种有效处理此类问题的方法。
蚁群算法最初是由意大利学者Macro Dorigo等人在蚂蚁觅食行为的启发下而提出的一种新型的元启发式算法,随着研究的逐步深入,Macro Dorigo与其合作者于1991年设计出了第一个蚁群优化算法——蚁群系统[1]。
经过十几年的发展,蚁群算法在理论和实际应用上取得了长足的发展。
近几年来,由于它在知识发现、数据挖掘、故障检测、路径规划等领域的广泛应用,研究逐渐趋热。
蚁群算法通过模拟蚂蚁在寻找食物过程当中,通过个体行为影响的累积,最后形成群体行为,从而找到适合问题的最优解。
本文介绍了蚁群算法的基本理论,总结了国内外的研究现状,最后对蚁群算法未来的研究方向提出了预测。
1 蚁群算法简介[2]1.1 信息素单个蚂蚁在行为过程中释放一种化学物质,群体中的其他个体根据环境中的这种物质可以找到食物和窝之间的最短路径,我们称这种物质为信息素。
1.2 信息素更新路径上的信息素量随着蚂蚁的选择以及随时间的推移而产生的增加和消失的现象称为信息素更新。
蚂蚁完成一步或对所有路径上的节点遍历之后,要对路径上的信息进行更新。
因此,定义信息量的计算公式为:2 蚁群算法与其它智能算法的融合2.1 蚁群算法与遗传算法遗传算法作为仿生态进化算法的一种,具有天生隐含并行性和强大的全局搜索能力,最初是由密歇根大学Holland教授创建的。
它通过模拟自然界中,生物竞争产生出适者生存的进化原理来得到解空间的全局最优解。
遗传算法的特点很多,通过将遗传算法与蚁群算法融合,可以更有效解决蚁群算法中的很多问题。
文献[3]通过利用遗传算法首先对工程设计中的连续空间问题进行优化,然后采用蚁群算法再对所得结果进行精确化,从而解决了蚁群算法不能很好应对连续空间求解的问题。
文献[4]通过利用遗传算法的快速的全局搜索能力结合蚁群算法的优秀正反馈能力提出了一种改进的蚁群算法,并应用于TSP问题中,取得了很好的效果。
文献[5]通过引入遗传算法中的杂交算子,提出了一种带杂交算子的蚁群算法,从而有效的解决了进化过程中收敛速度慢且精度不高的问题。
2.2 蚁群算法与神经网络神经网络通过模拟人的直觉思维方式进行工作,通过网络的参数设置,达到不同的效果[6]。
但是,神经网络在有冗余属性时,存在训练时间长,收敛速度慢等问题。
且在处理经典的旅行商问题中,容易陷入局部极小点等问题。
文献[7]通过利用蚁群算法对特征参数进行属性约简,从而删除非必要属性,然后再将结果输入到神经网络中训练。
通过这样的组合,达到了简化神经网络处理数据的维数,提高了网络的训练效率,并将方法运用到柴油机的故障诊断中,取得了良好的训练效果,最终提高了故障分类的准确性。
文献[8]提出了一种基于蚁群算法的Hopfiled神经网络,通过引入蚁群算法,提高了神经网络的收敛速度,且比原方法易于跳出局部最优,最后应用于多空间站的路径规划中。
BP神经网络作为人工神经网络中一种应用最广泛的多层前馈神经网络,在实际应用中同样存在学习效率低,易于陷入局部极小的问题。
文献[9]在分析了蚁群算法的优点之后,将蚁群算法融合入BP网络的网络权值训练中,从而使蚁群神经网络既能满足广泛的映射能力,又能达到快速及全局收敛的要求。
2.3 蚁群算法与粗糙集理论粗糙集理论[10]是由波兰数学家Pawlak Z于1982年提出的,通过引入数学中的等价关系,对特定空间进行划分,采用这样的方法达到利用已知的知识库描述模糊不确定信息的目的。
粗糙集理论中,属性约简是其核心内容,目的是导出相关决策表中的决策规则。
但由于属性组合的爆炸,找出决策表的最小约简就成为了NP-hard问题,所以单纯依赖粗糙集理论解决实际问题存在很多困难。
蚁群算法作为进化算法的一种,在组合优化,路径选择等问题上有较强的适应性,但同时存在搜索时间长、易于停滞等问题。
通过将蚁群算法与粗糙集理论结合,可以很好的解决两种问题中各自的不足。
文献[11]在回顾了粗糙集属性约简方法以及蚁群算法的基础上,提出了一种基于量子蚁群算法的粗糙集属性约简方法,该方法利用量子旋转门实现蚂蚁的移动,从而在蚂蚁数目相同时,使搜索空间加倍。
同时,充分利用了蚁群算法搜索效率高又能满足得到最小属性集的要求。
文献[12]在分析了蚁群算法的仿真实验之后,发现存在多种不确定因素影响信息素的更新,为了找出各因素对算法影响的重要性,引入粗糙集理论,最后发现:蚂蚁数量和信息素初始浓度的设置对蚁群算法的影响是全局性的,会影响所有节点间查找最短路径的正确性和执行时间;而信息素的衰减与增长对蚁群算法的影响则是局部性的。
文献在得到这些结论之后,确定了蚁群算法的改进原则:当算法路径搜索准确度不高且收敛速度慢,则应调整全局性参数,包括蚂蚁数量和初始信息素浓度;当算法需要提高实时性要求,应先调整初始信息素浓度然后再调整蚂蚁数量;当需要提高搜索的准确度时,应同时调整信息素更新的速度。
3 蚁群算法的硬件实现FPGA(Field Programmable GateArrays)是一种可编程使用的信号处理器件,用户可通过改变配置信息对其功能进行定义,以满足设计需求。
作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路,它与传统数字电路系统相比,FPGA具有可编程、高集成度、高速和高可靠性等优点,通过配置器件内部的逻辑功能和输入/输出端口,将原来电路板级的设计放在芯片中进行,提高了电路性能,降低了印刷电路板设计的工作量和难度,有效提高了设计的灵活性和效率[13]。
文献[14]详细的介绍了如何利用FPGA实现蚁群算法,它采用易于FPGA实现的群体蚁群算法,设计了其中的群体生成模块、群体更新模块、行为模块、评价模块以及算法进程的控制模块。
由于FPGA资源的限制,在蚁群算法的选择中,文献没有采取其他性能更优的算法。
与用软件实现群体蚁群算法相比,利用FPGA硬件的高速性,以及软件的灵活性,很好的解决了传统设计方法在高速及灵活两者不能兼得的局面。
4 蚁群算法存在的问题和发展趋势4.1 存在的问题蚁群算法的研究成果令人瞩目,但作为一种较新的理论,它依然存在一些问题。
(2)算法容易在某个或某些局部最优解的邻域附近发生停滞现象,造成早熟收敛,即搜索进行到一定程度后,所有蚂蚁发现的解完全一致,不能继续对解空间进一步搜索,不利于发现全局最优解。
(3)不能较好的解决连续域问题。
(4)由于蚁群算法中蚂蚁个体的运动过程的随机性,当群体规模设置较大时,很难在较短时间内从杂乱无章的路径中找出一条较好的路径。
(5)信息素更新策略,路径搜索策略和最优解保留策略都带有经验性,没有经过严格的理论论证。
因此基本蚁群算法的求解效率不高、收敛性较差、求解结果具有较大的分散性。
4.2 发展趋势随着蚁群算法在工程实践中应用的深入和系统复杂性的增加,需要处理的数据量也越来越大,这些问题的影响日益突出,使得单纯一到两种智能方法往往不能很好的解决问题。
由于蚁群算法易与其他进化算法或者局部搜索算法结合。
所以如何根据实际情况融合多种智能方法必将成为今后蚁群算法新的研究热点。
目前,蚁群算法的研究大多集中在算法、模型的更新,以及软件的开发上,所处理的数据也都是静态的。
硬件的运行速度要高于软件,如何利用硬件的优势,利用DSP,FPGA和PLC等硬件实现蚁群算法,并使它能够应用于实时系统将是以后研究的一个方向。
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