一种基于相位编码的量子遗传算法

基于量子位测量的二进制量子遗传算法在用于连续问题优化时,由于频繁的解码运算,严重降低了优化效率.针对这一问题,本文提出了一种基于量子位相位编码的量子遗传算法.该方法直接采用量子位的相位对染色体进行编码,采用量子旋转门实现染色体上相位的更新,采用Pauli-Z门实现染色体的变异.在该方法中,由于优化过程统一在空间[0,2π]<'n>进行,而与具体问题无关,因此,对不同尺度空间的优化问题具有良好的适应性.以函数极值优化为例,仿真结果表明该方法的搜索能力和优化效率明显优于普通量子遗传算法和标准遗传算法.     

角度编码染色体量子遗传算法

为了进一步减少QGA应用中的存储量,并提高其搜索效率,本文提出了一种新型角度编码染色体量子遗传算法.该算法基于量子比特在二维Hilbert空间上的极坐标表示,以角度编码染色体使原有量子染色体的基因位由复数对变成一个实数,存储量大大减少.同时,染色体的更新过程和基因位的变异过程都由矩阵与向量相乘简化成了角度加减,相应的染色体观察方式也由概率对比简化成了角度对比.这些措施的应用使算法在存储性能和时间性能上都有了极大的提高.实验结果表明,角度编码染色体量子遗传算法是一种十分有效的寻优算法,其性能较QGA有了明显的提高.     

实数编码混沌量子遗传算法

基于量子位的混沌特性和相干特性,提出一种实数编码混沌量子遗传算法（RCQGA）．该算法在解空间内将实数染色体通过反向变换映射到量子位,采用量子位概率指导的实数交叉与混沌变异相结合的方法对实数染色体进行演化搜索．实验结果表明,RCQGA不仅可以有效避免二进制编码QGA早熟收敛的缺点,而且可以减少寻优的计算复杂度,具有收敛速度快、稳定性好、寻优能力强、精度提高容易等优点,适用于工程应用中的复杂函数优化问题．     

基于角度编码染色体量子遗传算法的模板匹配

研究了如何应用量子遗传算法进行图像模板匹配,提出了角度编码染色体量子遗传算法。该算法以角度编码染色体,则基因位的复数对被实数形式的角度所替代,故存储量减少很多。染色体更新过程由矩阵与矢量相乘简化成角度加减,染色体观察方式由概率比较变成角度比较,因此时间性能也有较大提高。基于角度编码染色体量子遗传算法,结合模板匹配的特点和需求,进一步提出了逐级目标淘汰机制。该机制使匹配区域粗定位和匹配参考点精搜索有效结合,故匹配效率进一步提高。实验结果表明,角度编码染色体量子遗传算法与CGA、QGA和穷举方法相比,时间性能     

基于相位编码的混沌量子免疫算法

目前量子群智能优化算法的个体均采用基于量子比特测量的二进制编码方式,在用于连续问题优化时,由于频繁的解码运算,严重降低了优化效率.针对这一问题,本文提出一种混沌量子免疫算法.该方法直接采用量子比特的相位对抗体进行编码;用量子旋转门实现优良抗体的克隆扩增,通过在量子旋转门中引入混沌变量动态改变转角大小实现局部搜索;用基于Pauli-Z门的较差抗体的变异,实现全局优化.证明了算法的收敛性.由于优化过程统一在空间[0,2π]n进行,而与具体问题无关,因此,对不同尺度空间的优化问题具有良好的适应性.实验结果表明该算法能有效改善普通免疫算法的搜索能力和优化效率.     

量子遗传算法的变尺度混沌优化策略研究*

针对量子遗传算法（QGA）易陷入局部极值、具有早熟收敛等问题,分析了QGA的流程,从全局搜索和局部搜索两个层面探讨了QGA的改进策略,提出了一种新的算法。该算法利用混沌运动的遍历性和随机性进行全局搜索,同时利用梯度信息对QGA的量子更新过程环节进行优化。典型函数测试分析表明,该方法的综合性能明显优于量子遗传算法及遗传算法。     

一种新的相位角编码量子进化算法

针对具有连续解空间的数值函数优化问题,基于量子算法和实数编码进化算法的思想,提出一种新的相位角编码量子进化算法(PAQEA).算法的概率表达特性使得量子染色体能够以一定概率表达优化问题的所有可行解,结合动态量子旋转门实现染色体的进化,实现了算法局部搜索与全局搜索的平衡.理论分析证明了算法的全局收敛性.仿真结果表明,该算法适用于复杂数值函数优化问题,具有收敛速度快、搜索能力强和稳定性高的特点.     

求解TSP的量子遗传算法

量子遗传算法(QGA)在求解数值和组合优化问题时效率明显优于传统进化算法,但目前较多被用于求解组合优化的背包问题,为了充分发挥QGA的优点,文中用其求解TSP这一经典的NP难问题.首先,文中设计了一种利用几率幅值编码的新的编码方式,即利用几率幅值编码的量子个体与一组向量对应,而此向量又与一条可行路径一一对应.这样的编码方式不仅缩小了种群规模,占用较少内存,所得的解均可行,而且有效地增强了种群的多样性;其次,在量子个体上实施量子杂交,这一操作有利于保留相对较好的基因段;最后,为了加快算法的收敛速度,引入两阶段局部搜索,第一阶段主要针对实例中排列稀疏处的城市进行优化,第二阶段在第一阶段的基础上着重对排列密集处的城市优化.据此,设计了解TSP的一个新的高效的QGA,并证明了其以概率1收敛到全局最优解;测定算法性能的数值实验数据表明,该算法在种群规模较小,迭代次数较少的情况下就可以收敛到已知最优解.     

基于量子位Bloch坐标的量子遗传算法及其应用

提出了一种基于量子位Bloch坐标的量子遗传算法. 该方法用量子位构成染色体; 用量子位的Bloch坐标构成染色体上的基因位; 用量子旋转门进行染色体上量子位的更新; 用量子非门进行染色体变异. 对于量子旋转门的转角大小及方向的确定, 提出了一种简易快捷的新方法; 对旋转和变异操作, 提出了基于量子位Bloch坐标的新算子. 该算法将量子位的3个Bloch 坐标都看作基因位, 每条染色体包含3条并列的基因链, 每条基因链代表1个优化解.在染色体数目相同时, 可加速优化进程. 以函数极值优化和神经网络权值优化为例, 仿真结果表明该方法在搜索能力和优化效率两个方面优于普通量子遗传算法和简单遗传算法.     

一种实数编码的量子差分进化算法

量子进化方法是受量子计算思想的启发而产生的一种新型的高效算法,在计算效率和避免陷入局部极值问题上有着卓越的成效.因此,量子机制与智能优化算法的组合,将进一步扩展智能优化算法的应用领域,提高优化算法解决问题的能力.为此,将量子计算引入到差分进化算法中,提出一种新型的进化算法一量子差分进化算法.该方法将量子比特的概率幅表示应用于染色体的实数编码,用量子变异、量子交叉、量子选择操作实现染色体位置的更新,用量子非门进行量子位两个概率幅互换,能在防止算法早熟的同时使算法更快收敛.并分别以函数极值和TSP问题为例进行了仿真,验证了算法的有效性.     

量子神经网络在PID参数调整中的应用

提出一种基于量子神经网络(QNNs)的比例积分微分(PID)参数在线调整方法.通过构造受控量子旋转门,给出一个量子神经元模型,其中包括输入量子比特相位的旋转角度和控制量2种设计参数.在此基础上提出一个量子神经网络模型,利用梯度下降法设计该模型的学习算法,并将其用于PID参数的在线调整,实验结果表明,QNNs的调整能力及...     

改进QGA在WSNs节点部署中的应用

对含有障碍区域的无线传感器网络（WSNs）节点部署问题进行研究。建立节点探测模型和网络覆盖率评价方法,基于概率传感器模型提出一种部署方式,即对障碍区域进行随机布撒节点,确定区域采用量子遗传算法（QGA）寻找最优节点部署位置,实现对同构WSNs节点构成的目标区域的高效覆盖。仿真结果与GA,QGA相比：改进QGA有效提高了算法整体的搜索能力和收敛速度。     

基于k均值和量子遗传算法的RBF网络优化

针对遗传算法容易出现早熟的问题,提出一种基于k均值和量子遗传算法的径向基函数(RBF)神经网络组合优化方法.通过k均值聚类求取网络的中心,用量子遗传算法训练网络的权值,利用量子染色体的表示方式以及量子染色体的更新提高算法的并行性,从而解决遗传算法早熟的问题,提高网络的适应度.相对于PSO-RBF和ACO-RBF,该方法...     

基于协进化粒子群优化的认知决策引擎

提出基于协进化理论的认知无线电参数跨层优化体系结构和基于协进化粒子群优化算法的认知决策引擎。通过协进化技术将高维粒子降低为低维粒子,提高算法收敛速度和收敛效率。对多载波系统进行仿真分析,结果表明,基于协进化粒子群优化算法的认知决策引擎在收敛速度和运行效率上优于基于二进制粒子群优化和量子遗传的认知决策引擎。     

求解旅行商问题的改进型量子蚁群算法

针对传统量子蚁群算法在求解TSP时容易陷入局部最优以及收敛速度较慢,提出了一种求解旅行商问题的改进型量子蚁群算法（IQACA）。该算法设计了一种新信息素挥发因子的自适应动态更新策略,对信息素进行动态更新;并采用一种新的量子旋转门对量子概率幅值的收敛趋势进行改变。通过三个基本函数极值优化仿真与传统量子蚁群算法进行对比,证明算法性能较优。基于TSPLIB的仿真实验与其他几种算法进行比较,结果表明,算法具有较快的收敛速度,提高了解的全局性,有效避免了算法陷入局部最优。     

物联感知和生物识别在实名制票务中的研究

以乘客的生物特征取代身份证信息,以2.4 GHz射频识别技术和人脸识别技术实现无线信息感知,建立了基于物联网框架的实名制售检票解决方案。系统采用无源RFID标签为车票载体,通过装有RFID读写器的闸机对车票及其对应的乘客身份信息实现主动感知。为降低现有算法人脸检测及识别的时间,满足大批乘客检票实时性要求,改进了Viola-Jones算法以提高人脸检测速度,提出了基于OGA的改进Fisher脸方法对图像向量进行降维,并对特征空间进行优化以提高人脸识别效率。实验结果表明,设计的实名制票务系统有较好的实时性和可靠性;通过实例说明了系统在实际应用中的可行性。     

混合量子遗传算法及其性能分析

首先比较了带量子门更新和群体灾变的量子算法(QA)以及加入对量子位的交叉和变异操作的量子遗传算法(QGA);然后结合量子搜索和传统遗传搜索提出了混合量子遗传算法的框架,并给出了基于二进制编码的混合量子遗传算法(BQGA)和基于实数编码的混合量子遗传算法(RQGA).基于典型问题的数值仿真和比较表明,RQGA的性能明显优于其他算法,对参数和初值具有较好的鲁棒性.     

求解作业车间调度问题的禁忌分布估计算法

为优化作业车间调度问题的解,提出一个禁忌和分布估计的混合算法。分布估计算法是一种新的进化模式,通过概率优化模型在连续空间进行求解;通过对已获得的群体进行选择操作生成优势群体,提出的分布估计算法使用单变量边缘分布算法构建概率模型,估计离散空间中的联合概率分布,从概率向量采样生成新群体;采用基于工件编号的编码和解码机制保证解的可行性。为提高局部搜索能力,算法基于禁忌搜索算法设计新的双重移动组合、块禁忌和选择策略,在搜索陷入局部最优时利用遗传算法的变异算子生成新解;算法通过混合分布估计算法和禁忌搜索算法的优点,兼具全局搜索与局部搜索能力,提高了搜索的效率和性能。通过与现有算法在典型实例上的实验结果比较,表明该算法在求解作业车间调度问题上具有可行性和有效性。