量子衍生布谷鸟搜索算法

为提高布谷鸟搜索算法的寻优能力,通过在经典布谷鸟搜索算法中引入量子计算机制,提出了一种量子衍生布谷鸟搜索算法.该算法采用量子比特编码个体,采用泡利矩阵确定旋转轴,采用Levy飞行原理确定旋转角度,采用量子比特在Bloch球面上的绕轴旋转实现个体更新.标准函数极值优化的实验结果表明,与传统布谷鸟搜索算法相比,该算法的搜索能力确有明显提升.     

基于Bloch 球面坐标编码的量子粒子群算法及应用

为提高粒子群算法的优化效率,在分析粒子群优化算法的基础上,提出了一种基于Bloch球面坐标编码的量子粒子群优化算法。该算法每个粒子占据空间三个位置,每个位置代表一个优化解。采用传统粒子群优化方法的搜索机制调整量子位的两个参数,可以实现量子位在Bloch球面上的旋转,从而使每个粒子代表的三个优化解同时得到更新,并快速逼近全局最优解。标准测试函数极值优化和模糊控制其参数优化的实验结果表明,与同类算法相比,该算法在优化能力和优化效率两方面都有改进。     

自适应Bloch球面的量子遗传算法

在基于量子位Bloch坐标的量子遗传算法的基础上,提出一种自适应Bloch球面的量子遗传算法。该算法按两种方式自适应地选取Bloch球面的一部分进行搜索：沿经线方向选取和沿纬线方向选取,并在理论上证明了这两种选取方式都能够包含所求连续优化问题的所有可行解。在对选取的Bloch球面进行搜索时,提出了近似等面积搜索的方法,进而推导出两个相位转角大小之间的反比例关系,染色体的变异操作也作了相应的修改以适应选取区域的限制。实验表明该算法在搜索能力方面与基于量子位Bloch坐标的量子遗传算法基本相当,但优化效率方面有明显提高。     

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.     

量子衍生布谷鸟算法及在地层对比中的应用

为提高布谷鸟搜索算法的寻优能力,通过在经典布谷鸟搜索算法中引入量子计算机制,提出一种量子衍生布谷鸟搜索算法。该算法采用量子比特编码个体,采用泡利矩阵确定旋转轴,采用Levy飞行原理确定旋转角度,采用量子比特在Bloch球面上的绕轴旋转实现个体更新。针对钻井剖面地层对比的具体特点及需要满足的约束条件,提出应用量子衍生布谷鸟算法进行地层对比优化的实施方案,该方法既能对比不同地层之间的相似性,也能处理对比井地层因断层或尖灭等因素造成的缺失。实验结果表明,在复杂地质情况下,该算法是有效的和可行的。      

量子衍生涡流搜索算法

涡流搜索是最近提出的新型优化算法, 具有操作简单且搜索能力强的突出优点, 但在后期容易陷入早熟收敛. 对比, 通过在该算法中引入量子计算, 提出一种量子衍生涡流搜索算法. 首先将涡流中心用量子比特编码; 然后将其在Bloch 球面上实施多次旋转得到多个个体, 将最优个体作为新的涡流中心, 完成一次迭代. 对新的涡流中心再次实施旋转, 直至满足终止条件. 标准函数极值优化的实验结果表明, 所提出的方法明显优于普通涡流搜索算法.

     

量子位Bloch坐标的量子人工蜂群优化算法

为了改善人工蜂群(ABC)算法在解决多变量优化问题时存在的收敛速度较慢、容易陷入局部最优的不足,结合量子理论和人工蜂群算法提出一种新的量子优化算法。算法首先采用量子位Bloch坐标对蜂群算法中食物源进行编码,扩展了全局最优解的数量,提高了蜂群算法获得全局最优解的概率;然后用量子旋转门实现搜索过程中的食物源更新。对于量子旋转门的转角关系的确定,提出了一种新的方法。从理论上证明了蜂群算法在Bloch球面每次以等面积搜索时,量子旋转门的两个旋转相位大小近似于反比例关系,避免了固定相位旋转的不均等性,使得搜索呈现规律性。在典型函数优化问题的实验中,所提算法在搜索能力和优化效率两个方面优于普通量子人工蜂群(QABC)算法和单一人工蜂群算法。     

求解连续空间优化问题的混沌量子免疫算法

将混沌搜索的遍历性和量子计算的高效性融合到免疫优化中,提出一种用于连续空间优化的混沌量子免疫算法.该方法用量子位编码初始群体,用量子旋转门实现个体更新,在量子旋转门中引入2种幅值不同的混沌变量改变转角的大小.小幅值混沌变量用于优良个体的克隆扩增,实现局部搜索;大幅值混沌变量用于较差个体的突变,实现全局搜索.并证明算法的收敛性.实验表明,该算法能有效改善免疫优化算法的搜索能力和效率.     

混合量子差分进化算法及应用

量子进化算法基于量子旋转门更新量子比特状态影响了算法搜索性能．提出一种差分进化（DE）与和声搜索（Hs）相结合更新量子比特状态的混合量子差分进化算法（HQDE）．该方法采用实数量子角形式编码染色体,设计一种由差分进化计算更新量子位状态的量子差分进化算法（QDE）和一种由和声搜索更新量子位状态的量子和声搜索（QHS）,并相互机制融合,采用两种不同进化策略共同作用产生种群新量子个体以克服常规算法中早熟及收敛速度慢等缺陷;在此基础上,算法还引入量子非门算子对当前最劣个体以一定概率选中的量子比特位进行变异操作增强算法跳出局部最优解能力．理论分析证明该算法收敛于全局最优解．0／1背包问题及旅行商问题实例测试结果验证了该方法有效性．     

多进制概率角复合位编码量子进化算法

针对量子进化算法求解二进制编码问题比较有效,而求解多进制编码问题则比较困难的情况,本文提出了一种多进制概率角复合位编码量子进化算法.该算法将量子进化算法中量子位的概率幅表示法转化为复合位的概率角表示法,采用随机观测方法得到观测个体,采用概率角增减对个体进行更新.该算法适用于采用任意进制编码的问题.实验表明,与量子进化算法和传统遗传算法相比,多进制概率角复合位编码量子进化算法在适用范围、搜索能力和运算速度上具有较明显优势.     

多比特概率幅编码的量子衍生粒子群优化算法

为了提高粒子群算法的优化能力, 提出一种新的量子衍生粒子群优化算法. 该方法采用多比特量子系统的基态概率幅对粒子编码, 基于自身最优粒子和全局最优粒子确定旋转角度, 采用基于张量积构造的多比特量子旋转门实施粒子的更新. 在每步迭代中, 只需更新粒子的一个量子比特相位, 即可更新该粒子上的所有概率幅. 标准函数极值优化的实验结果表明, 所提出算法的单步迭代时间较长, 但优化能力较同类算法有大幅度提高.

     

An improved quantum-behaved particle swarm optimization algorithm

In this paper, we propose some improvements that enhance the optimization ability of quantum-behaved particle swarm optimization algorithms. First, we propose an encoding approach based on qubits described on the Bloch sphere. In our approach, each particle contains three groups of Bloch coordinates of qubits, and all three groups of coordinates are regarded as approximate solutions describing the optimization result. Our approach updates the particles using the rotation of qubits about an axis on the Bloch sphere. This updating approach can simultaneously adjust two parameters of qubits, and can automatically achieve the best matching of two adjustments. To avoid premature convergence, the mutation is performed with Hadamard gates. The optimization process is performed in the n-dimensional hypercube space [?1,1] ⁿ , so the proposed approach can be easily adapted to a variety of optimization problems. The experimental results show that the proposed algorithm is superior to the original one in optimization ability.     

基于变异记忆矩阵的克隆选择算法

利用免疫系统的免疫记忆机制,提出一种适于函数优化的基于变异记忆矩阵的克隆选择算法.首先,利用变异记忆矩阵保存进化中有用的变异信息,以引导抗体的克隆和变异操作,加强局部搜索能力;然后,利用当代种群的综合信息生成新抗体进入种群,以加强全局搜索能力;最后,对最优抗体进行自学习,以提高算法结果的精度.标准函数仿真表明,该算法适合求解复杂函数优化问题,具有收敛速度快、全局收敛能力强、精度高、鲁棒性强的优点.     

量子行为引力搜索算法

为提高引力搜索算法的优化能力, 通过在原始算法中融合量子计算, 提出一种量子行为引力搜索算法. 该算法采用类似量子行为粒子群优化的寻优机制, 在每步迭代中, 计算个体适应度, 根据适应度计算个体质量, 取前K 个质量最大的个体作为候选集. 采用轮盘赌方法在候选集中选择一个作为Delta 势阱的中心, 调整其他个体向该中心移动完成一步优化, 在优化过程中使K 值单调下降, 以期达到探索和开发的平衡. 标准函数极值优化的实验表明, 所提出的算法比原算法在优化能力和优化效率两方面都有明显提高.