并行遗传算法的研究及应用进展

并行遗传算法(PGA)将并行计算机的高速并行性和遗传算法天然的并行性相结合,极大地促进了遗传算法的研究与应用。该文对近年来并行遗传算法的模型、性能分析、算法改进、实现平台进行了归纳和评述,并且对并行遗传算法今后的主要研究方向和发展前景进行了展望。     

并行遗传算法的研究及应用进展

并行遗传算法（PGA）将并行计算机的高速并行性和遗传算法天然的并行性相结合,极大地促进了遗传算法的研究与应用。该文对近年来并行遗传算法的模型、性能分析、算法改进、实现平台进行了归纳和评述,并且对并行遗传算法今后的主要研究方向和发展前景进行了展望。     

一种主从式并行遗传算法设计

该文对串行遗传算法进行了并行设计,加入对当前通用消息传递接口MPI的支持,形成了一个主从式并行遗传算法。针对该算法用经典的测遗传算法效率的OliverTSP问题进行测试,得出并行遗传算法可以更好的提高遗传算法的收敛性。     

一种主从式并行遗传算法设计

该文对串行遗传算法进行了并行设计,加入对当前通用消息传递接口MPI的支持,形成了一个主从式并行遗传算法。针对该算法用经典的测遗传算法效率的OliverTSP问题进行测试,得出并行遗传算法可以更好的提高遗传算法的收敛性。     

粗粒度并行遗传算法性能分析

依据实验来分析影响并行遗传算法性能的因素得到的结论缺乏理论上的说服力．通过对粗粒度并行遗传算法加速比公式的分析，提出了影响并行遗传算法性能的关键因素，同时否定了以迁移率作为评价并行遗传算法性能指标的合理性，并通过实难进一步验证结论的正确性．得到的结论为提高遗传算法的并行化效率提供了可靠的依据。     

一种基于GPU 加速细粒度并行遗传算法的实现方法

为改善遗传算法对大规模多变量求解的性能,提出一种基于图形处理器(GPU)加速细粒度并行遗传算法的实现方法.将并行遗传算法求解过程转化为GPU纹理渲染过程,使得遗传算法在GPU中加速执行.实验结果表明,该算法抑制了早熟现象,增大了并行遗传算法的种群规模,提高了算法的运算速度,并为普通用户研究并行遗传算法提供了一种可行的方法.     

基于并行遗传算法的配送路线求解

遗传算法(Genetic Algorithm)是一类借鉴生物界的进化规律演化而来的随机化搜索方法,已经成功运用在很多大规模的组合优化问题中。利用如今流行的并行计算机系统,对遗传算法进行并行化,可解决标准遗传算法的速度瓶颈问题。本文在MPI并行环境下,用C++语言实现了粗粒度模型的并行遗传算法。结合并行遗传算法的特点,提出了解决物流配送路线优化的策略以及给出相应的算法过程,并进行了有效验证。通过研究结果表明,与传统遗传算法相比,并行遗传算法提高了运算速度,降低了平均开销时间并且最小总路径值更理想。     

多核集群系统下的混合并行遗传算法研究

为应对传统遗传算法在处理大规模组合优化问题面临的进化速度缓慢,难以达到实时要求的严峻挑战,提出了一种在多核PC集群系统上实现“粗粒度一主从式”混合并行遗传算法的模型:通过把“粗粒度一主从式”并行遗传算法映射到多核PC集群上,结合消息传递和共享存储两种并行编程模型,在节点间使用消息传递模型(MPI),对应的遗传算法为粗粒度并行遗传算法,在节点内使用共享存储模型(OpcnMP),对应的遗传算法为主从式并行遗传算法,用MPI和OpenMP混合编程的方式以进程和线程两级并行在多核集群上实现具体的混合并行遗传算法。理论分析和实验结果表明,提出的实现模型有较好的性能,可大大改进传统遗传算法的缺陷。为利用并行遗传算法在普通多核PC集群上处理大规模组合优化问题提出了一种有效、可行的解决方案。     

并行遗传算法在弧岛模型上的设计和分析

本文探讨了遗传算法的并行化原理；给出了并行遗传算法弧岛模型上的具体实现方法；分析和比较了用串行遗传算法和并行遗传算法求解ＴＳＰ的实验结果，获得了接近线性的加速比，最后讨论了相关参数对实验结果的影响。     

基于混合并行遗传算法的多目标约束优化技术研究

多目标约束优化问题属于NP问题。并行遗传算法是解决该类问题的常用算法,它具有较强的全局搜索能力和并行性,但局部搜索能力差,禁忌搜索算法则比较适合于局部搜索。提出了一种基于混合并行遗传算法的多目标约束优化方法,该方法综合了并行遗传算法和禁忌搜索算法的优势,改进了并行遗传算法的性能,能有效避免局部最优解。     

基于模拟退火并行遗传算法的Otsu双阈值

模拟退火和并行遗传算法是两种较好的改进进化算法性能的方法。将这两种思想有机地结合起来,利用遗传算法能全局寻优的优势和模拟退火算法的爬山性能,提出了一种基于模拟退火并行遗传算法的Otsu双阈值医学图像分割算法。在该算法中,进化在多个不同的子群中并行进行,利用模拟退火算法的爬山性能,避免单种群进化过程中出现的过早收敛现象,提高整个算法的收敛速度。实验证明,这种新的图像分割算法与并行遗传算法相比,不仅能够对图像进行准确的分割,而且具有更强的精确性和稳定性。其收敛速度明显比并行遗传算法的Otsu双阈值医学图像分割快。     

分布式并行计算环境下混合遗传算法的研究

为提高混合遗传算法的计算效率和求解质量,提出一个并行混合遗传算法框架。该框架主要由遗传算法、小生境操作和单纯形3部分组成,遗传算法和小生境操作采用串行执行方式,单纯形采用分布式并行执行方式。分布式并行计算环境由4台计算机通过交换机连接构成,并设计了一个动态任务调度方案。一个典型工程算例验证了新算法的有效性,并且在分布式并行环境下取得了较好的加速比和并行效率。     

基于动态岛屿群体模型的并行遗传算法

在科学计算领域，并行计算越来越成熟，并行遗传算法开始受到关注，文章分析了遗传算法并行化的动机和实现模型，提出了一种新算法－基于动态岛屿群体模型的并行遗传算法，仿真结果验证了这种新算法的有效性和合理性。     

基于种群规模可变的粗粒度并行遗传算法

在科学计算领域，并行计算越来越成熟，并行遗传算法开始受到关注。本文分析了遗传算法并行化的动机和实现模型，提出了一种新算法－基于种群规模可变的粗粒度并行遗传算法,仿真结果验证了这种新算法的有效性和合理性。     

自主迁移的并行遗传算法用于马斯京根模型参数估计

遗传算法是一种随机性的全局优化算法,但简单遗传算法易陷入局部最优。将并行技术与遗传算法相结合,且针对影响并行遗传算法性能的迁移时机进行研究,提出自主迁移的并行遗传算法用于马斯京根模型参数估计。实验结果表明,该算法为估计马斯京根模型参数提供了一种有效的方法。     

Parallel genetic algorithms: a survey and problem state of the art

In relation with development of computer capabilities and the appearance of multicore processors, parallel computing made it possible to reduce the time for solution of optimization problems. At present of interest are methods of parallel computing for genetic algorithms using the evolutionary model of development in which the main component is the population of species (set of alternative solutions to the problem). In this case, the algorithm efficiency increases due to parallel development of several populations. The survey of basic parallelization strategies and the most interesting models of their implementation are presented. Theoretical ideas on improvement of existing parallelization mechanisms for genetic algorithms are described. A modified model of parallel genetic algorithm is developed. Since genetic algorithms are used for solution of optimization problems, the proposed model was studied for the problem of optimization of a multicriteria function. The algorithm capabilities of getting out of local optima and the influence of algorithm parameters on the deep extremum search dynamics were studied. The conclusion on efficiency of application of dynamic connections of processes, rather than static connections, is made. New mechanisms for implementation and analysis of efficiency of dynamic connections for distributed computing in genetic algorithms are necessary.     

PVM环境下求复函数方程根的并行遗传算法

本文提出了一种在PVM环境下，用基于模拟退火思想的PGA实现了求复函数方程根的并行算法，并得到令人满意的结果．在本文中研究和探讨了核算法实现的数学理论和关键的实现技术．     

基于Spark的并行遗传算法在物流配送问题中的应用

传统的遗传算法在数据量不足的单机情况下可能存在早熟的现象,遗传算法对搜索范围的依赖性很强,大搜索范围的遗传算法往往有更好的表现。为解决以上问题,可把Spark海量存储和并行计算的能力运用到遗传算法的求解上,实现一种粗粒度的并行遗传算法。利用Spark并行执行遗传算法的选择、交叉和变异等操作,可以大大提高遗传算法的搜索范围和执行速度。实验将改进后的遗传算法应用到物流配送问题中,结果表明,与单机和传统的并行模型相比,基于Spark的遗传算法在运行时间上明显减少,同时早熟的现象也得到了缓解。     

A network parallel genetic algorithm for the one machine sequencing problem

This paper presents a network parallel genetic algorithm for the one machine sequencing problem. It examines a parallel genetic algorithm in which processors exchange their best solution found at periodic intervals and the case when no exchange is performed. The network parallel genetic algorithm is executed on a cluster of IBM RS/6000 workstations using a master-slave approach. Performance to a serial genetic algorithm is reported.     

一种求解TSP问题的多种群并行遗传算法

遗传算法是一种基于自然群体遗传机制的有效搜索算法,由于它在搜索空间中同时考虑许多点.减少了收敛于局部极值的可能,也增加了处理的并行性.因此可以利用并行遗传算法研究典型的TSP问题的求解.提出一种有效的多种群并行算法求解旅行商(TSP)问题,应用多种群遗传并行进化的思想,并在种群之间进行遗传信息交流,以解决经典遗传的收敛到局部最优值问题.仿真实验结果表明,方法在解的精度上以及解的质量上优于经典的遗传算法.