人工蜂群算法研究综述*

人工蜂群算法自提出以来,受到很多学者的关注,并涌现出大量的研究文献。本文介绍了2013年以来国内外蜂群算法的研究成果,包括加快收敛、提高开采能力、提高算法性能方面的改进;针对约束优化、平行化运行、多目标寻优等多方面的研究;以及人工蜂群算法在神经网络、无线传感网、决策调度、图像信号处理等多个领域的研究现状,并指出人工蜂群算法有待进一步解决的问题及未来的研究方向。     

异维学习人工蜂群算法*

针对人工蜂群算法局部搜索能力弱及易陷入局部最优的缺点,提出了一种改进的人工蜂群算法。首先,雇佣蜂使用全局最优引导的搜索策略,且引导程度随个体试验次数()自适应减小,以此平衡算法的全局和局部搜索能力。其次,观察蜂采用变异的异维学习策略,使算法的搜索具有跳跃性,以提高跳出局部最优的概率。对8个经典基准测试函数和CEC2013中8个复合基准函数的测试结果表明,与多种最近提出的类似算法相比,新算法在收敛速度和解的精度均具有显著优势。     

基于运动想象脑电信号的导联排序研究

为在脑机接口系统BCI(brain-computer interface)中有效选择导联进行特征提取和分类提供依据,研究了基于运动想象脑电信号的导联排序.根据公共空间模式算法CSP(common spatial pattern)原理提出了一种导联排序方法--基于协方差和主成分分析的排序算法CPSorting(covariance and principal component sorting),并研究了运动想象脑电信号MI(motor imagery)导联的排序情况以及排序靠前的导联对分类的贡献.利用公共空间模式算法对CPSorting排序后导联的数据提取特征,再分别应用支持向量机SVM和K近邻算法KNN进行分类.实验结果表明了该排序算法能有效地对基于运动想象脑电信号的导联进行排序.     

增强寻优能力的自适应人工蜂群算法*

针对人工蜂群算法在求解函数优化问题中存在收敛精度不高、收敛速度较慢的问题,提出了一种改进的增强寻优能力的自适应人工蜂群算法。该算法利用逻辑自映射函数产生混沌序列对雇佣蜂搜索行为进行混沌优化,并引入萤火虫算法中的自适应步长策略动态调整观察蜂的搜索行为,从而提升了算法的局部搜索能力。基于标准测试函数的仿真结果表明,改进后的人工蜂群算法在寻优精度和收敛速度上均有明显提高。     

基于人工蜂群优化高斯过程的运动想象脑电信号分类

针对传统的高斯过程采用共轭梯度法确定超参数时对初值有较强依赖性且易陷入局部最优的问题,提出了一种基于人工蜂群优化的高斯过程分类方法,用于脑电信号的模式识别.首先,构建高斯过程模型,选择合适的核函数且确定待优化的参数.然后,选取识别错误率的倒数为适应度函数,使用人工蜂群算法搜索寻找出限定范围内可以取得最优准确率的超参数.最后,采用参数优化后的高斯过程分类器对样本分类.分别采用2008年竞赛数据集BCI Competition Ⅳ Data Set 1和2005年数据集BCI Competition Ⅲ Data Set Ⅳa对所提方法进行验证,并与支持向量机(SVM)、人工蜂群优化的支持向量机(ABC-SVM)、高斯过程分类(GPC)方法进行比较,实验结果表明了所提方法的有效性.     

基于神经网络的运动想象分类研究

近年来,神经网络的模型不断得到完善,神经网络在运动想象分类任务中的应用越来越广泛,分类准确率不断提高。本文主要对传统的机器学习算法进行介绍与总结,在此基础上对深度学习网络模型的原理及应用进行了概括,主要分析卷积神经网络、生成对抗网络和胶囊网络这几种网络模型的优缺点及应用,并对多种网络模型组合分类或将单一网络模型中的多种特征进行组合分类的发展趋势进行展望,提出目前运动想象分类任务面临的问题及发展趋势。     

多通道三维视觉指导运动想象脑电信号特征选择算法

针对基于三维视觉指导的运动想象脑机接口多通道冗余信息较多、分类准确率差的问题,提出了一种基于小波包分解（WPD）—共空间滤波（CSP）—自适应差分进化（ADE）的模式脑电信号特征提取与选择分类方法。首先,对采集的多通道运动想象脑电信号进行WPD变化,划分出精细的子频带;然后,分别将WPD变换后的每个子空间作为CSP的输入,得到对应的特征向量;最后,使用ADE算法对特征向量进行选择,选择出用于分类的最佳特征子集。采用WPD-CSP-ADE模式进行特征提取与选择,较经典的WPD-CSP方法在分类正确率、特征个数方面有着更好的表现。同时,所提算法分类性能明显优于遗传算法、粒子群算法。实验结果表明,WPD-CSP-ADE方法能够有效地提高分类正确率,同时减少了用于分类的特征个数。     

基于模糊化符号复杂度的脑电运动想象识别算法

提出一种基于模糊化符号复杂度的运动想象脑电信号特征提取与识别方法。在脑电信号的复杂度细粒化多符号度量中引入模糊算法,用sigmoid函数模糊化处理,逻辑判断得到模糊化符号复杂度。取细粒化指数n为2,提取模糊化符号复杂度作为特征值,最后利用支持向量机对脑电运动想象任务进行分类识别。实验结果表明,以模糊化符号复杂度为特征的分类方法,对左右手运动想象脑电信号的分类识别率最高达88.67%,优于二值化Lempel-Ziv复杂度算法。     

多选择背包问题的人工蜂群算法*

多选择背包问题是组合优化中的NP难题之一,采用一种新的智能优化算法——人工蜂群算法进行求解。该算法通过雇佣蜂、跟随蜂和侦察蜂的局部寻优来实现全局最优。基于算法实现的核心思想,用MATLAB编程实现,对参考文献的算例进行仿真测试。与其他算法进行了比较,获得了满意的结果。这说明了算法在解决该问题上的可行性与有效性,拓展了人工蜂群算法的应用领域。     

基于左右手运动想象的在线算法设计与应用

本文设计了基于左、右手运动想象的脑电信号预处理、共同空域模式特征提取、SVM分类在线算法,开发了无线发射、接收开关硬件模块,实现了在线脑电开关系统。受试者可以用脑电波来遥控电灯的关开,这为重症瘫痪病人拓展其与自然的直接交流开辟了新的通道。5位健康的受试者参与了训练实验和在线实验,实验结果表明：经过特定训练,受试者均可有效控制该脑电开关系统,其平均正确率达90%,单个指令输出时间平均为4秒。     

结合遗传算法和蚁群算法的高光谱图像波段选择

随着遥感技术和成像光谱仪的发展,高光谱遥感图像的应用越来越广泛,但其自身的特点给高光谱图像的分类、识别等带来了很大的困难.如何快速地从高达数百个波段的高光谱图像中选择出具有较好分类识别能力的波段组合是亟待解决的问题.针对上述问题分析了已有的波段选择方法,提出一种结合遗传算法和蚁群算法的高光谱图像波段选择方法.该算法首先利用遗传算法以较快的寻优能力获得几组较优解,以此来初始化蚁群算法的初始信息素列表,然后用蚁群算法以较高的求精解能力获得最优解,并且在遗传算法部分中采用四进制的编码方式,使得算法编/译码简单、遗传算子操作简捷、且处理时所占空间小,同时在蚁群算法部分中巧妙地对预处理图像进行子空间划分来缩小蚂蚁搜索的范围,提高了算法的搜索效率,减小了输出波段组合的相关性和冗余度.由于该算法充分地吸取遗传算法和蚁群算法的优点、克服各自的缺陷,是一种计算耗时少、收敛性能好的波段选择方法.利用AVIRIS(airborne visible infrared imaging spectrometer)图像对提出的算法进行实验,实验结果表明,本文算法在所选波段性能和计算耗时方面都获得令人满意的效果.     

基于模拟退火及蜂群算法的优化特征选择算法

为了解决中文文本分类中初始特征空间维数过高带来的“维数灾难”问题,提高分类精度和分类效率,提出了一种基于模拟退火及蜂群算法的优化特征选择算法.该算法中,以蜂群算法流程为主体,根据蜜蜂群体觅食的特点快速寻找最优解,并且针对蜂群算法容易陷入局部最优解的问题,把模拟退火算法机制引入其中.该算法既保留了蜂群算法群体寻优的特点,又可以有效地避免陷入局部最优解.通过选择合适的收益率函数和温度下降函数,用实验的方法与卡方统计、信息增益和互信息等算法进行比较,表明了该算法的可行性和有效性.     

基于分段搜索策略的改进蜂群算法

针对基本人工蜂群算法在解决优化问题时收敛速度不够快、易陷入局部最优的缺陷,提出一种改进蜂群算法.该算法采用“分段搜索”方式对食物源进行贪婪更新,以提高食物源更新的成功率;同时,招募所有观察蜂选择当前最优食物源,以实现对最优食物源的充分优化.对经典测试函数反复实验的结果表明,改进算法计算结果稳定,与基本蜂群算法相比,加速收敛效果非常明显,全局搜索能力显著提高,运行时间大大缩短.     

自适应人工蜂群算法的盲源分离

盲源分离(BSS)是传感器信号处理领域研究热点,针对传统盲源分离算法大多存在收敛速度慢、分离精度低、适用场合窄的缺点,提出了一种基于自适应人工蜂群算法的盲源分离.利用Givens旋转变换降低计算量,搜索策略引入自适应全局指导项动态调节最优解导向作用,选择策略采用自适应Boltz-mann轮盘赌作改进平衡迭代各阶段选择压力集中程度.实验表明:基于自适应人工蜂群算法的盲源分离,能够加快收敛速度并显著提高分离精度至约3个数量级.     

一种结合人工蜂群和K-均值的混合聚类算法

传统的K-均值聚类算法虽然收敛速度快,但由于过度依赖初始聚类中心,算法的鲁棒性较差。为此,提出了一种改进人工蜂群算法与K-均值相结合的混合聚类方法,将改进人工蜂群算法能调节全局寻优能力与局部寻优能力的优点与K-均值算法收敛速度快的优点相结合,来提高算法的鲁棒性。实验表明,该算法不仅克服了传统K-均值聚类算法稳定性差的缺点,而且聚类效果也有了明显改善。     

基于分布估计的二进制人工蜂群算法

为了充分利用种群的全局统计信息,将分布估计算法引入二进制人工蜂群算法,提出一种基于分布估计的二进制人工蜂群算法。该算法利用分布估计算法获得的全局统计信息引导候选解的产生,提高了全局探索能力;采用直接针对离散域的多维邻域更新策略,加快了收敛速度,降低了计算复杂度。仿真结果表明,与传统二进制人工蜂群算法相比,改进算法在优化精度、收敛速度和鲁棒性方面均有明显改善。     

基于局部搜索的人工蜂群算法

针对人工蜂群算法存在收敛速度慢、易早熟等缺点, 提出一种改进的人工蜂群算法. 利用随机动态局部搜索算子对当前的最优蜜源进行局部搜索, 以加快算法的收敛速度; 同时, 采用基于排序的选择概率代替直接依赖适应度的选择概率, 维持种群的多样性, 以避免算法出现早熟收敛. 对标准测试函数的仿真实验结果表明, 所提出的算法具有较快的收敛速度和较高的求解精度.     

Weapon-target assignment in unreliable peer-to-peer architecture based on adapted artificial bee colony algorithm

It is of great significance for headquarters in warfare to address the weapon-target assignment(WTA)problem with distributed computing nodes to attack targets simultaneously from different weapon units.However,the computing nodes on the battlefield are vulnerable to be attacked and the communication environment is usually unreliable.To solve the WTA problems in unreliable environments,this paper proposes a scheme based on decentralized peer-to-peer architecture and adapted artificial bee colony(ABC)optimization algorithm.In the decentralized architecture,the peer computing node is distributed to each weapon units and the packet loss rate is used to simulate the unreliable communication environment.The decisions made in each peer node will be merged into the decision set to carry out the optimal decision in the decentralized system by adapted ABC algorithm.The experimental results demonstrate that the decentralized peer-to-peer architecture perform an extraordinary role in the unreliable communication environment.The proposed scheme preforms outstanding results of enemy residual value(ERV)with the packet loss rate in the range from 0 to 0.9.     

基于动态搜索策略的人工蜂群算法

为避免人工蜂群算法陷入早熟,提出一种基于动态搜索策略的人工蜂群算法,新算法改进了人工蜂群算法的搜索策略,将两种不同的搜索策略组合成新的搜索策略,以便动态利用两种不同搜索策略的优点,平衡了算法的局部搜索能力和全局搜索能力。基准函数的仿真实验表明,新算法收敛速度快、求解精度高、鲁棒性较强,适合求解高维复杂的全局优化问题。     

基于多策略融合的改进人工蜂群算法

针对标准人工蜂群算法存在易陷入局部最优、收敛速度慢等缺陷,提出一种基于多策略融合的改进人工蜂群算法。为了避免陷入局部最优,引入可调压排序选择策略,以保证种群的多样性;同时,通过跟随蜂阶段将线性调整全局引导策略、自适应动态调整因子策略与标准人工蜂群算法的更新策略组成一个动态调整策略集,通过比较食物源的当前质量值与上次迭代质量值对动态策略进行调整,以加快算法的收敛速度。利用标准测试函数进行实验仿真,结果表明该算法不仅提高了求解精度,而且加快了收敛速度,迭代次数明显减少。