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.     

求解TSP的改进量子蚁群算法

将量子群进化算法(QEA)与蚁群系统(ACS)进行融合,提出一种新的量子蚁群算法(QACA).该算法的核心是在蚁群系统(ACS)中引入量子算法中的量子的态矢量和量子旋转门来分别表示和更新信息素.该算法在全局寻优能力和种群多样性方面比蚁群算法有所改进,并结合TSP,对算法进行了测试,得到了与现有文献结果相同或更好的解,表明该算法是求解TSP的一种有效的算法.     

改进量子进化算法及其在物流配送路径优化问题中的应用

量子进化算法的性能直接受量子旋转门旋转角计算方法的影响.文中提出一种改进量子进化算法,核心是设计了基于量子比特概率幅比值自适应计算量子旋转门旋转角的新方法,算法具有收敛速度快和全局搜索能力强的特点.通过0/1背包问题分析了新方法中相关参数对算法性能的影响,并应用算法求解物流配送路径优化问题,仿真表明改进量子进化算法性能优于量子进化算法和传统进化算法.     

一种改进的量子蚁群算法及其应用

将量子群进化算法（QEA）与蚁群系统（ACS）进行融合,提出一种新的量子蚁群算法（QACA）。该算法的核心是在蚁群系统（ACS）中引入量子算法中的量子的态矢量和量子旋转门来分别表示和更新信息素,从而在全局寻优能力和种群多样性方面比蚁群算法有所改进。结合旅行商问题（TSP）,对算法进行了测试,得到了与现有文献结果相同或更好的解,表明该算法具有较强的问题求解能力。     

量子搜索及量子智能优化研究进展

为了提高智能优化算法的收敛速度及优化性能,目前国内外将量子计算机制和传统智能优化相融合,研究和提出了多种量子进化算法及量子群智能优化算法;为了进一步推动该领域的研究进展,系统地介绍了国内外提出的多种量子搜索及量子智能优化算法,其中包括量子搜索、量子衍生进化、量子神经网络三个方面内容;总结出目前改进量子搜索算法的主要机制和量子计算与传统智能计算的主要融合方式,并展望了量子搜索和量子智能优化有待进一步研究和需要解决的问题。     

计算机网络路由选择中改进量子进化算法的应用

本文针对目前计算机网络最佳路由选择算法中在寻优性能和收敛性能上的不足,提出了改进计算机路由选择的量子进化算法,以传统的量子进化算法为基础,对旋转角采取相应的调整措施,对此进行优化,进而提高搜索速度和寻优精度,并以量子的空间位置和相位角来优化调整旋转角的方向。     

基于混合量子进化计算的混沌系统参数估计

混沌系统参数估计本质上是一多维参数优化问题.为精确估计混沌系统的未知参数,本文提出一种混合量子进化算法(HQEA)用于求解该优化问题,该方法采用实数量子角形式表示染色体,用量子比特的概率作为个体的当前位置信息;提出由差分进化计算更新量子位置状态的量子差分进化算法(QDE),并将其与实数编码量子进化算法(RQEA)相融合,以便令算法在解空间的全局探索和局部开发能力之间取得平衡.算法还引入量子非门算子,对当前最佳个体中按某个概率选中的量子比特位,进行变换操作,以便增强算法跳出局部最优解的能力.基准函数测试表明混合算法的全局搜索能力及可靠性都有很大改善.通过Lorenz混沌系统进行数值仿真,结果表明了该混合算法的有效性.     

量子进化算法研究现状综述

在介绍基本量子进化算法(QEA)的基础上,重点归纳总结了最近几年量子进化算法在算法机理和性能方面以及在算法的种群改进、编码扩展、算子创新、算法融合等应用方面的研究成果,进而提出了量子进化算法在模式理论、多目标进化、算法研究、应用等方面进一步的研究内容.     

求解背包问题的混合量子进化算法

针对量子进化计算中反馈信息利用不充分并容易早熟的不足,将量子进化计算与及蚂蚁寻优策略融合,提出了一种新的优化方法—混合量子进化算法(HQEA).以量子染色体表示智能蚂蚁所有可能的搜索路径,初始阶段采用量子进化学习,设计了智能蚂蚁网络及衔接算子,进化学习所得结果表示智能蚂蚁路径选择的概率,并利用蚁群寻优策略继续搜索求精确解.理论证明该算法具有全局收敛性.最后以背包问题对算法进行了测试.     

混合量子算法及其在flow shop问题中的应用

量子进化算法（QEA）是目前较为独特的优化算法,它的理论基础是量子计算。算法充分借鉴了量子比特的干涉性、并行性,使得QEA求解组合优化问题具备了可行性。由于在求解排序问题中,算法本身存在收敛慢,没有利用其它未成熟个体等缺陷,将微粒群算法（PSO）及进化计算思想融入QEA中,构成了混合量子算法（HQA）。采用flow shop经典问题对算法进行了测试,结果证明混合算法克服了QEA的缺陷,对于求解排序问题具有一定的普适性。     

求解TSP的新量子蚁群算法

鉴于蚁群算法（ACA）在求解TSP时表现出的优越性,以及量子进化算法（QEA）在求解组合优化问题时表现出的高效性,将ACA与QEA的算法思想进行融合,提出一种新的求解TSP的量子蚁群算法。该算法对各路径上的信息素进行量子比特编码,设计了一种新的信息素表示方式,即量子信息素;采用量子旋转门及最优路径对信息素进行更新,加快算法收敛速度;为了避免搜索陷入局部最优,设计了一种量子交叉策略,以改善种群信息结构。仿真实验结果表明了该算法具有较快的收敛速度和全局寻优能力,性能明显优于ACS。     

新颖的阻塞流水车间调度量子差分进化算法

针对阻塞流水车间调度问题(BFSP),提出了一种新颖的量子差分进化(NQDE)算法,用于最小化最大完工时间。该算法将量子进化算法(QEA)与差分进化(DE)相结合,设计一种新颖的量子旋转机制控制种群进化方向,增强种群多样性;采用高效的基于变邻域搜索的量子进化算法(QEA-VNS)协同进化策略增强算法的全局搜索能力,进一步提高解的质量。基于Taillard's benchmark实例仿真,结果表明,所提算法在最优解数量上明显高于目前较好的启发式算法--INEH,改进了110个实例中64个实例的当前最优解;在性能上也优于目前有效的元启发式算法--新型蛙跳算法(NMSFLA)和混合量子差分进化(HQDE),产生最优解的平均百分比偏差(ARPD)均下降约6%。NQDE算法适合大规模阻塞流水车间调度问题。     

一种基于量子进化算法的概率进化算法

针对量子进化算法(QEA)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,提出一种概率进化算法(PEA)。该算法汲取了量子复合位、叠加态等思想,采用由观测概率构成的概率复合位进行编码,观测和更新操作直接针对观测概率进行。PEA保持了QEA的性能,运算速度远优于QEA,并可以采用任意进制编码。函数优化和背包问题实验验证了PEA的有效性。     

混合量子进化算法及其应用

文章将量子进化算法(QEA)和粒子群算法(PSO)互相结合,提出了两种混合量子进化算法。第一种算法叫做嵌入式粒子群量子进化算法,其主要思想是将简化的PSO进化方程嵌入QEA的进化操作中,简化了QEA算法的结构,增强了QEA跳出局部极值的能力。第二种算法叫做量子二进制粒子群算法,其主要思想是将QEA中的量子染色体的概念引入二进制粒子群算法(BPSO),提高了BPSO算法保持种群多样性的能力和运算速度。通过对0-1背包问题和多用户检测问题的求解表明,新的算法不仅操作更简单,而且全局搜索能力有了显著的提高。     

基于MapReduce模型的并行量子进化算法

利用MapReduce模型可自动编写串行程序及编程接口简单的优点,实现量子进化算法在MapReduce模型下的并行化,提出基于MapReduce模型的并行量子进化算法MRQEA,并将其部署到Hadoop云计算平台上运行。对0-1背包问题的测试结果证明,MRQEA算法在处理大型数据集时具有良好的加速比和并行效率。     

Quantum computation based bundling optimization for combinatorial auction in freight service procurements

Combinatorial auction is a useful trade manner for transportation service procurements in e-marketplaces. To enhance the competition of combinatorial auction, a novel auction mechanism of two-round bidding with bundling optimization is proposed. As the recommended the auction mechanism, the shipper/auctioneer integrates the objects into several bundles based on the bidding results of first round auction. Then, carriers/bidders bid for the object bundles in second round. The bundling optimization is described as a multi-objective model with two criteria on price complementation and combination consistency. A Quantum Evolutionary Algorithm (QEA) with β-based rotation gate and the encoding scheme based on non-zero elements in complementary coefficient matrix is developed for the model solution. Comparing with a Contrast Genetic Algorithm, QEA can achieve better computational performances for small and middle size problems.     

视频图像的车辆检测与识别

提出了一种新方法,用来提取视频图像中车辆的候选区域。即将视频图像转换到HSV空间,利用H分量提取图像中红色区域位置,V分量提取图像中车底的水平边缘位置,两者结合确定图像中车辆的候选区域。然后,利用改进的Gabor滤波器组对图像中的候选区域特性进行提取,最后利用支持向量机对提取的候选区域特性进行训练、识别。滤波器组通过量子进化算法进行了改进,其中引入了小生境协同进化算法并对优化后的滤波器组进行聚类减少多余的滤波器,降低冗余度。仿真结果表明此方法提取候选区域更加精确、快速。改进后的量子进化算法收敛速度快,能够快速地找到最优解。     

Design of an improved quantum-inspired evolutionary algorithm for a transportation problem in logistics systems

Logistics faces great challenges in vehicle schedule problem. Intelligence Technologies need to be developed for solving the transportation problem. This paper proposes an improved Quantum-Inspired Evolutionary Algorithm (IQEA), which is a hybrid algorithm of Quantum-Inspired Evolutionary Algorithm (QEA) and greed heuristics. It extends the standard QEA by combining its principles with some heuristics methods. The proposed algorithm has also been applied to optimize a problem which may happen in real life. The problem can be categorized as a vehicle routing problem with time windows (VRPTW), which means the problem has many common characteristics that VRPTW has, but more constraints need to be considered. The basic idea of the proposed IQEA is to embed a greed heuristic method into the standard QEA for the optimal recombination of consignment subsequences. The consignment sequence is the order to arrange the vehicles for the transportation of the consignments. The consignment subsequences are generated by cutting the whole consignment sequence according to the values of quantum bits. The computational result of the simulation problem shows that IQEA is feasible in achieving a relatively optimal solution. The implementation of an optimized schedule can save much more cost than the initial schedule. It provides a promising, innovative approach for solving VRPTW and improves QEA for solving complexity problems with a number of constraints.     

并行量子进化算法的研究与实现

分析讨论并行进化模型理论及性能,提出了基于学习的多宇宙并行免疫量子进化算法,算法中将种群分成若干个独立的子群体,称为宇宙.并给出了多宇宙的并行拓扑结构,提出了宇宙内采用免疫量子进化算法,宇宙之间采用基于学习的移民和模拟量子纠缠的交互策略进行信息交换.这样能提高种群多样性,有效克服早熟收敛现象.算法综合了量子计算的天然并行性和免疫算法的充分自适应性,它比传统的进化算法具有更好的种群多样性,更快的收敛速度.通过并行实验验证了该算法的优越性.