智能优化算法的部分精华笔试试题

智能优化算法的部分精华笔试试题

一、什么是P问题，什么是NP问题？智能优化算法主要是针对什么问题而提出的？

解：（1）P问题

（2）NP问题

（3）NP-C问题和NP-Hard问题

（4）智能优化算法主要是针对组合优化问题而提出的。当最优化问题中的可行域D是一个由有限个元素组成的集合时，该最优化问题称为组合优化问题。一般组合优化问题可表示为min f(x)

s.t. g(x)≥0,

x∈D.

典型的组合优化问题有旅行商问题，背包问题，并行排序问题等，

二、描述组合优化问题中的一个典型例子，并建立其数学模型。解：（1）旅行商问题（Traveling Salesman Problem，TSP）

（2）背包问题

（3）并行机排序问题

三、描述模拟退火算法中的接收准则。

步骤：1、初始化可行解和温度；2，根据Boltzmann 概念退火；3，重复第二步直到稳定状态；4，降温；5，重复第二步至第四步直到满足终止条件或直到给定步数。6，输出最好的解作为最优解。

退火接收准则：在一给定温度下，由一个状态变到另一个状态，每一个状态到达的次数服从一个概率分布，即基于Metropolis 接受准则的过程，该过程达到平衡时停止。在状态s i 时，产生的状态s j 被接受的概率为：

1,

()()()exp(),()()i j ij ij

i j if f s f s A t f if f s f s t ≥??

=??-

计算智能大作业--蚁群算法解决TSP问题

（计算智能大作业） 应用蚁群算法求解TSP问题

目录 蚁群算法求解TSP问题 (3) 摘要： (3) 关键词： (3) 一、引言 (3) 二、蚁群算法原理 (4) 三、蚁群算法解决ＴＳＰ问题 (7) 四、解决ｎ个城市的TSP问题的算法步骤 (9) 五、程序实现 (11) 六、蚁群算法优缺点分析及展望 (18) 七、总结 (18)

采用蚁群算法解决TSP问题 摘要：蚁群算法是通过蚂蚁觅食而发展出的一种新的启发算法，该算法已经成功的解决了诸如TSP问题。本文简要学习探讨了蚂蚁算法和TSP问题的基本内容，尝试通过matlab 仿真解决一个实例问题。 关键词：蚁群算法；TSP问题；matlab。 一、引言 TSP（Travelling Salesman Problem）又称货郎担或巡回售货员问题。TSP问题可以描述为：有N个城市，一售货员从起始城市出发，访问所有的城市一次，最后回到起始城市，求最短路径。TSP问题除了具有明显的实际意义外，有许多问题都可以归结为TSP问题。目前针对这一问题已有许多解法，如穷举搜索法（Exhaustive Search Method）, 贪心法（Greedy Method）, 动态规划法（Dynamic Programming Method）分支界定法（Branch-And-Bound），遗传算法（Genetic Agorithm）模拟退火法(simulated annealing),禁忌搜索。本文介绍了一种求解TSP问题的算法—蚁群算法，并通过matlab仿真求解50个城市之间的最短距离，经过仿真试验，证明是一种解决TSP问题有效的方法。

智能优化算法程序代码集锦

人工蚂蚁算法%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%% function [x,y, minvalue] = AA(func) % Example [x, y,minvalue] = AA('Foxhole') clc; tic; subplot(2,2,1); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% plot 1 draw(func); title([func, ' Function']); %初始化各参数 Ant=100;%蚂蚁规模 ECHO=200;%迭代次数 step=0.01*rand(1);%局部搜索时的步长 temp=[0,0]; %各子区间长度 start1=-100; end1=100; start2=-100; end2=100; Len1=(end1-start1)/Ant; Len2=(end2-start2)/Ant; %P = 0.2; %初始化蚂蚁位置 for i=1:Ant X(i,1)=(start1+(end1-start1)*rand(1)); X(i,2)=(start2+(end2-start2)*rand(1)); %func=AA_Foxhole_Func(X(i,1),X(i,2)); val=feval(func,[X(i,1),X(i,2)]); T0(i)=exp(-val);%初始信息素,随函数值大,信息素浓度小,反之亦 然 %%%%%***************************************** **************************** end; %至此初始化完成 for Echo=1:ECHO %开始寻优 %P0函数定义,P0为全局转移选择因子 a1=0.9; b1=(1/ECHO)*2*log(1/2); f1=a1*exp(b1*Echo); a2=0.225; b2=(1/ECHO)*2*log(2); f2=a2*exp(b2*Echo); if Echo<=(ECHO/2) P0=f1; else P0=f2; end; %P函数定义，P为信息素蒸发系数 a3=0.1; b3=(1/ECHO).*log(9); P=a3*exp(b3*Echo); lamda=0.10+(0.14-0.1)*rand(1);%全局转移步长参数Wmax=1.0+(1.4-1.0)*rand(1);%步长更新参数上限 Wmin=0.2+(0.8-0.2)*rand(1);%步长更新参数下限 %寻找初始最优值 T_Best=T0(1); for j=1:Ant if T0(j)>=T_Best T_Best=T0(j); BestIndex=j; end; end; W=Wmax-(Wmax-Wmin)*(Echo/ECHO); %局部搜索步长更新参数 for j_g=1:Ant %全局转移概率求取,当该蚂蚁随在位置不是bestindex时 if j_g~=BestIndex r=T0(BestIndex)-T0(j_g); Prob(j_g)=exp(r)/exp(T0(BestIndex)); else%当j_g=BestIndex的时候进行局部搜索 if rand(1)<0.5 temp(1,1)=X(BestIndex,1)+W*step; temp(1,2)=X(BestIndex,2)+W*step; else temp(1,1)=X(BestIndex,1)-W*step; temp(1,2)=X(BestIndex,2)-W*step; end; Prob(j_g)=0;%bestindex的蚂蚁不进行全局转移 end; X1_T=temp(1,1); X2_T=temp(1,2); X1_B=X(BestIndex,1); X2_B=X(BestIndex,2); %func1 = AA_Foxhole_Func(X1_T,X2_T); %%%%%%%%%%%********* ****************************************** %F1_T=func1; F1_T=feval(func,[X(i,1),X(i,2)]); F1_B=feval(func,[X1_B,X2_B]); %F1_T=(X1_T-1).^2+(X2_T-2.2).^2+1; %func2 = AA_Foxhole_Func(X1_B,X2_B); %%%%%%%%%%%%%******** ******************************************* %F1_B=func2; %F1_B=(X1_B-1).^2+(X2_B-2.2).^2+1; if exp(-F1_T)>exp(-F1_B) X(BestIndex,1)=temp(1,1); X(BestIndex,2)=temp(1,2); end; end; for j_g_tr=1:Ant if Prob(j_g_tr)

基于人工智能的路径查找优化算法【精品毕业设计】(完整版)

毕业设计[论文] 题目：基于人工智能的路径查找优化算法 学生姓名： Weston 学号：090171021XXX 学部（系）：信息科学与技术学部 专业年级：计算机应用技术 指导教师：XXX 职称或学位： XX 2012 年 5 月 18 日

目录 摘要............................................................... II ABSTRACT ........................................................... III KEY WORDS .......................................................... III 1.前言 (1) 2.概述 (2) 2.1遗传算法优缺点 (2) 2.2遗传算法应用领域 (3) 2.3遗传算法基本流程 (3) 3.传统遗传算法解决旅行商问题 (5) 3.1常用概念 (5) 3.2基本过程 (5) 3.3关键步骤 (5) 3.4总结 (8) 4.改进后的遗传算法 (9) 4.1编码、设计遗传算子 (9) 4.2种群初始化 (9) 4.3评价 (10) 4.4选择复制 (10) 4.5交叉 (11) 4.6变异 (12) 4.7终结 (13) 5.系统设计与实现 (14) 5.1系统设计 (14) 5.2系统实现 (17) 5.3结果分析 (20) 6.总结 (21) 参考文献 (22) 致谢 (23)

基于人工智能的路径查找优化算法 摘要 旅行商是一个古老且有趣的问题它可以描述为：给定n个城市以及它们之间的距离（城市i到城市j的距离），求解从其中一个城市出发对每个城市访问，且仅访问一d ij 次，最后回到出发的城市，应当选取怎样的路线才能使其访问完所有的城市后回到初始的城市且走过的路程最短。 旅行商问题已被证明是属优化组合领域的NP难题，而且在现实中的许多问题都可以转化为旅行商问题来加以解决。解决旅行商问题最一般的方法就是枚举出所有可能的路线然后对每一条进行评估最后选取出路程最短的一条即为所求解。 解决旅行商问题的各种优化算法都是通过牺牲解的精确性来换取较少的耗时，其他一些启发式的搜索算法则依赖于特定的问题域，缺乏通用性，相比较而言遗传算法是一种通用性很好的全局搜索算法。 遗传算法GA( genetic algorithm) 最早由美国密歇根大学的John Holland 提出。具有自组织、自适应、自学习和群体进化功能有很强的解决问题的能，在许多领域都得到了应用。 遗传算法以其广泛的适应性渗透到研究与工程的各个领域，已有专门的遗传算法国际会议，每两年召开一次，如今已开了数次，发表了数千篇论文，对其基本的理论、方法和技巧做了充分的研究。今天，遗传算法的研究已成为国际学术界跨学科的热门话题之一。 关键词：人工智能；遗传算法；TSP；旅行商问题

智能优化算法

智能计算读书报告（二） 智能优化算法 姓名：XX 学号：XXXX 班级：XXXX 联系方式：XXXXXX

一、引言 智能优化算法又称为现代启发式算法，是一种具有全局优化性能、通用性强、且适用于并行处理的算法。这种算法一般具有严密的理论依据，而不是单纯凭借专家的经验，理论上可以在一定时间内找到最优解或者近似最优解。所以，智能优化算法是一数学为基础的，用于求解各种工程问题优化解的应用科学，其应用非常广泛，在系统控制、人工智能、模式识别、生产调度、VLSI技术和计算机工程等各个方面都可以看到它的踪影。 最优化的核心是模型，最优化方法也是随着模型的变化不断发展起来的，最优化问题就是在约束条件的限制下，利用优化方法达到某个优化目标的最优。线性规划、非线性规划、动态规划等优化模型使最优化方法进入飞速发展的时代。 20世纪80年代以来，涌现出了大量的智能优化算法，这些新颖的智能优化算法被提出来解决一系列的复杂实际应用问题。这些智能优化算法主要包括：遗传算法，粒子群优化算法，和声搜索算法，差分进化算法，人工神经网络、模拟退火算法等等。这些算法独特的优点和机制，引起了国内外学者的广泛重视并掀起了该领域的研究热潮，并且在很多领域得到了成功地应用。 二、模拟退火算法（SA） 1. 退火和模拟退火 模拟退火算法(Simulated Annealing，SA)最早的思想是由N. Metropolis 等人于1953年提出。1983 年,S. Kirkpatrick 等成功地将退火思想引入到组合优化领域。它是基于Monte-Carlo迭代求解策略的一种随机寻优算法，其出发点是基于物理中固体物质的退火过程与一般组合优化问题之间的相似性。模拟退火算法从某一较高初温出发，伴随温度参数的不断下降,结合概率突跳特性在解空间中随机寻找目标函数的全局最优解，即在局部最优解能概率性地跳出并最终趋于全局最优。模拟退火算法是一种通用的优化算法，理论上算法具有概率的全局优化性能,目前已在工程中得到了广泛应用，诸如VLSI、生产调度、控制工程、机器学习、神经网络、信号处理等领域。 模拟退火算法是通过赋予搜索过程一种时变且最终趋于零的概率突跳性，从而可有效避免陷入局部极小并最终趋于全局最优的串行结构的优化算法。 模拟退火其实也是一种贪心算法，但是它的搜索过程引入了随机因素。模拟

人工智能课程大作业

作业题目 摘要：机器博弈是人工智能的一个重要研究分支，本文通过设计一个五子棋智能博奕程序，采用传统的博弈树算法，利用剪枝和极大极小树搜索最佳位置，从而实现人机智能博弈。并对现有算法存在的问题进行探究改进，最后给出展示，结果表明效果比较理想。 关键词：人工智能；五子棋；博弈 本组成员： 本人分工：α-β剪枝实现 1 引言 人工智能[1]是一门综合新型的新兴边缘科学，与生物工程、空间技术并列为三大尖端技术，而机器博弈却是其一个重要的研究分支。它研究如何利用计算机去实现那些过去只能靠人的智力去完成的工作，博弈为人工智能提供了一个很好的应用场所。 博弈过程可以采用与或树进行知识表达，这种表达形式称为博弈树。α—β剪枝技术是博弈树搜索中最常采用的策略。 2 算法原理与系统设计 根据五子棋游戏规则，此次五子棋游戏我们采用基于极大极小值分析法的α—β剪枝算法来实现计算机走棋。α—β剪枝技术是博弈树搜索中最常采用的策略，α—β剪枝搜索由极大极小值分析法演变而来[2]。 极大极小分析法其基本思想或算法是： (1) 设博弈的双方中一方为MAX，另一方为MIN。然后为其中的一方(例如MAX)寻找一个最优行动方案。 (2) 为了找到当前的最优行动方案，需要对各个可能的方案所产生的后果进行比较,具体地说，就是要考虑每一方案实施后对方可能采取的所有行动，并计算可能的得分。 (3) 为计算得分，需要根据问题的特性信息定义一个估价函数，用来估算当前博弈树端节点的得分。此时估算出来的得分称为静态估值。 (4) 当端节点的估值计算出来后，再推算出父节点的得分，推算的方法是：对“或”节点，选其子节点中一个最大的得分作为父节点的得分，这是为了使自己在可供选择的方案中选一个对自己最有利的方案；对“与”节点，选其子节点中一个最小的得分作为父节点的得分，这是为了立足于最坏的情况。这样计算出的父节点的得分称为倒推值。 (5) 如果一个行动方案能获得较大的倒推值，则它就是当前最好的行动方案。 上述的极小极大分析法，实际是先生成一棵博弈树，然后再计算其倒推值，至使极小极大分析法效率较低。于是在极小极大分析法的基础上提出了α-β剪枝技术。α-β剪枝技术的基本思想或算法是，边生成博弈树边计算评估各节点的倒推值，并且根据评估出的倒推值范围，及时停止扩展那些已无必要再扩展的子节点，即相当于剪去了博弈树上的一些分枝，从而节约了机器开销，提高了搜索效率。 具体的剪枝方法如下： (1) 对于一个与节点MIN，若能估计出其倒推值的上确界β，并且这个β值不大于MIN的父节

智能优化算法综述

智能优化算法的统一框架 指导老师：叶晓东教授 姓名：李进阳 学号：2 班级：电磁场与微波技术5班 2011年6月20日

目录 1 概述 (3) 2群体智能优化算法.................................. 错误!未定义书签。 人工鱼群算法 (4) 蚁群算法 (5) 混合蛙跳算法 (9) 3神经网络算法 (10) 神经网络知识点概述 (10) 神经网络在计算机中的应用 (11) 4模拟退火算法 (15) 5遗传算法.......................................... 错误!未定义书签。 遗传算法知识简介 (17) 遗传算法现状 (18) 遗传算法定义 (19) 遗传算法特点和应用 (20) 遗传算法的一般算法 (21) 遗传算法的基本框架 (26) 6总结 (28) 7感谢 (29)

1概述 近年来，随着人工智能应用领域的不断拓广，传统的基于符号处理机制的人工智能方法在知识表示、处理模式信息及解决组合爆炸等方面所碰到的问题已变得越来越突出，这些困难甚至使某些学者对强人工智能提出了强烈批判，对人工智能的可能性提出了质疑。众所周知，在人工智能领域中，有不少问题需要在复杂而庞大的搜索空间中寻找最优解或准优解。像货朗担问题和规划问题等组合优化问题就是典型的例子。在求解此类问题时，若不能利用问题的固有知识来缩小搜索空间则会产生搜索的组合爆炸。因此，研究能在搜索过程中自动获得和积累有关搜索空间的知识，并能自适应地控制搜索过程，从而得到最优解或准有解的通用搜索算法一直是令人瞩目的课题。智能优化算法就是在这种背景下产生并经实践证明特别有效的算法。 2群体智能优化算法 自然界中群体生活的昆虫、动物,大都表现出惊人的完成复杂行为的能力。人们从中得到启发,参考群体生活的昆虫、动物的社会行为,提出了模拟生物系统中群体生活习性的群体智能优化算法。在群体智能优化算法中每一个个体都是具有经验和智慧的智能体 (Agent) ,个体之间存在互相作用机制,通过相互作用形成强大的群体智慧来解决复杂的问题。自 20世纪 90年代模拟蚂蚁行为的蚁群算法(ACO)提出以来,又产生了模拟鸟类行为的微粒群算法 ( PSO)、模拟鱼类生存习性的人工鱼群算法、模拟青蛙觅食的混合蛙跳算法 ( SFLA)等。这些群体智能优化算法的出现,使原来一些复杂的、难于用常规的优化算法进行处理的问题可以得到解决,大大增强了人们解决和处理优化问题的能力,这些算法不断地用于解决工程实际中的问题,使得人们投入更大的精力对其理论和实际应用进行研究。群体智能优化算法本质上是一种概率搜索,它不需要问题的梯度信息具有以下不同于传统优化算法的特点: ①群体中相互作用的个体是分布式的,不存在直接的中心控制,不会因为个别个体出现故障而影响群体对问题的求解,具有较强的鲁棒性; ②每个个体只能感知局部信息,个体的能力或遵循规则非常简单,所以群体智能的实现简单、方便; ③系统用于通信的开销较少,易于扩充; ④自

一种新型的智能优化方法—人工鱼群算法

浙江大学 博士学位论文 一种新型的智能优化方法—人工鱼群算法 姓名：李晓磊 申请学位级别：博士 专业：控制科学与工程 指导教师：钱积新 2003.1.1

加，，Ｚ掌博士学位论文一ＩＩＩ－ 摘要 （优化命题的解决存在于许多领域，对于国民经济的发展也有着巨大的应用前景。随着优化对象在复杂化和规模化等方面的提高，基于严格机理模型的传统优化方法在实施方面变得越来越困难。厂吖 本文将基于行为的人工智能思想通过动物自治体的模式引入优化命题的解决中，构造了一种解决问题的架构一鱼群模式，并由此产生了一种高效的智能优化算法一人工鱼群算法。 文中给出了人工鱼群算法的原理和详细描述，并对算法的收敛性能和算法中各参数对收敛性的影响等因素进行了分析；针对组合优化问题，给出了人工鱼群算法在其中的距离、邻域和中心等概念，并给出了算法在组合优化问题中的描述；针对大规模系统的优化问题，给出了基于分解协调思想的人工鱼群算法；给出了人工鱼群算法中常用的一些改进方法；给出了人工鱼群算法在时变系统的在线辨识和鲁棒ＰＩＤ的参数整定中两个应用实例ｊ最后指出了鱼群模式和算法的发展方向。 ｆ在应用中发现，人工鱼群算法具有以下主要特点： ?算法只需要比较目标函数值，对目标函数的性质要求不高； ?算法对初值的要求不高，初值随机产生或设定为固定值均可以； ?算法对参数设定的要求不高，有较大的容许范围； ?算法具备并行处理的能力，寻优速度较快； ?算法具备全局寻优的能力； 鱼群模式和鱼群算法从具体的实施算法到总体的设计理念，都不同于传统的设计和解决方法，同时它又具有与传统方法相融合的基础，相信鱼群模式和鱼群算法有着良好的应用前景。∥ ／ 关键词人工智能，集群智能，动物自治体，人工鱼群算法，ｆ优∥ ，ｌ／。７

计算智能习题合集

计算智能 习题总集 习题一： 空缺 习题二： 1、在反馈型神经网络中，有些神经元的输出被反馈至神经元的（ ） A ．同层 B ．同层或前层 C ．前层 D ．输出层 2、在神经网络的一个节点中，由激励函数计算得到的数值是该节点的（ ） A ．实际输出 B ．实际输入 C ．期望输出 D ．期望值 3、在神经网络的一个节点中，由激励函数计算得到的数值，是与该节点相连的下一个节点的（ ） A ．实际输出 B ．实际输入 C ．期望输出 D ．期望值 4、下面的学习算法属于有监督学习规则的是（ ） A ．Hebb 学习规则 B ．Delta 学习规则 C ．概率式学习规则 D ．竞争式学习规则 E ．梯度下降学习规则 F ．Kohonen 学习规则 5、BP 算法适用于（ ） A ．前馈型网络 B ．前馈内层互联网络 C ．反馈型网络 D ．全互联网络 6、BP 神经网络采用的学习规则是（ ） A ．联想式Hebb 学习规则 B ．误差传播式Delta 学习规则 C ．概率式学习规则 D ．竞争式学习规则 习题三： 1、设论域U ={u 1, u 2, u 3, u 4, u 5}, 5 432118.06.04.02.0u u u u u A ++++＝，

5 43214.06.016.04.0u u u u u B ++++＝， 求 B A B A , , , 。 2、设X ={1, 5, 9, 13, 20}, Y ={1, 5, 9, 13, 20}, ~ R 是模糊关系“x 比y 大得多”。 隶属度函数： 求模糊关系矩阵~ R 3、 4、Zadeh 教授提出了著名的不相容原理，是指复杂系统的那两种矛盾（ ） A ．精确性和有效性 B ．精确性和模糊性 C ．模糊性和有效性 D ．复杂性和模糊性 5、在模糊推理得到的模糊集合中取一个最能代表这个集合的单值的过程称为（ ） A ．去模糊 B ．模糊化 C ．模糊推理 D ．模糊集运算 6、判断 1．一个模糊集合可以被其隶属度函数唯一定义（ ） 2．隶属度越大表示真的程度越高；隶属度越小表示真的程度越低（ ） 3．当隶属度函数有若干点取值为1，其余点取值为0时，该隶属度函数对应的模糊集 合可以看作一个经典集合（ ） 7、简答题：试述模糊计算的主要模块及其操作内容。 ???????≥-<-<-≤-=101100100 0),(~y x y x y x y x y x R ，，，

人工智能之遗传算法论文含源代码

30维线性方程求解 摘要：非线性方程组的求解是数值计算领域中最困难的问题，大多数的数值求解算法例如牛顿法的收敛性和性能特征在很大程度上依赖于初始点。但是对于很多高维的非线性方程组，选择好的初始点是一件非常困难的事情。本文采用了遗传算法的思想，提出了一种用于求解非线性方程组的混合遗传算法。该混合算法充分发挥了遗传算法的群体搜索和全局收敛性。选择了几个典型非线性方程组，考察它们的最适宜解。 关键词：非线性方程组；混合遗传算法；优化 1. 引言遗传算法是一种通用搜索算法，它基于自然选择机制和自然遗传规律来模拟自然界的进化过程，从而演化出解决问题的最优方法。它将适者生存、结构化但同时又是 随机的信息交换以及算法设计人的创造才能结合起来，形成一种独特的搜索算法，把一些解决方案用一定的方式来表示，放在一起成为群体。每一个方案的优劣程度即为适应性，根据自然界进化“优胜劣汰”的原则，逐步产生它们的后代，使后代具有更强的适应性，这样不断演化下去，就能得到更优解决方案。 随着现代自然科学和技术的发展，以及新学科、新领域的出现，非线性科学在工农业、经济政治、科学研究方面逐渐占有极其重要的位置。在理论研究和应用实践中，几乎绝大多数的问题都最终能化为方程或方程组，或者说，都离不开方程和方程组的求解。因此，在非线性问题中尤以非线性方程和非线性方程组的求解最为基本和重要。传统的解决方法，如简单迭代法、牛顿法、割线法、延拓法、搜索法、梯度法、共轭方向法、变尺度法，无论从算法的选择还是算法本身的构造都与所要解决的问题的特性有很大的关系。很多情况下,算法中算子的构造及其有效性成为我们解决问题的巨大障碍。而遗传算法无需过多地考虑问题的具体形式，因为它是一种灵活的自适应算法，尤其在一些非线性方程组没有精确解的时候，遗传算法显得更为有效。而且，遗传算法是一种高度并行的算法，且算法结构简单，非常便于在计算机上实现。本文所研究的正是将遗传算法应用于求解非线性方程组的问题。 2. 遗传算法解非线性方程组为了直观地观察用遗传算法求解非线性方程组的效果，我们这里用代数非线性方程组作为求解的对象问题描述：非线性方程组指的是有n 个变量（为了简化讨论，这里只讨论实变量方程组）的方程组 中含有非线性方程。其求解是指在其定义域内找出一组数能满足方程组中的每 个方程。这里，我们将方程组转化为一个函数则求解方程组就转化为求一组值使得成立。即求使函数取得最小值0 的一组数，于是方程组求解问题就转变为函数优化问题 3. 遗传算子 遗传算子设计包括交叉算子、变异算子和选择算子的设计。

智能算法综述

摘要：随着计算机技术的飞速发展，智能计算方法的应用领域也越来越广泛，本文介绍了当前存在的一些智能计算方法，阐述了其工作原理和特点，同时对智能计算方法的发展进行了展望。关键词：人工神经网络遗传算法模拟退火算法群集智能蚁群算法粒子群算1什么是智能算法智能计算也有人称之为“软计算”，是们受自然（生物界）规律的启迪，根据其原理，模仿求解问题的算法。从自然界得到启迪，模仿其结构进行发明创造，这就是仿生学。这是我们向自然界学习的一个方面。另一方面，我们还可以利用仿生原理进行设计(包括设计算法)，这就是智能计算的思想。这方面的内容很多，如人工神经网络技术、遗传算法、模拟退火算法、模拟退火技术和群集智能技术等。 2人工神经网络算法“人工神经网络”(ARTIFICIALNEURALNETWORK，简称ANN)是在对人脑组织结构和运行机制的认识理解基础之上模拟其结构和智能行为的一种工程系统。早在本世纪40年代初期，心理学家McCulloch、数学家Pitts就提出了人工神经网络的第一个数学模型，从此开创了神经科学理论的研究时代。其后，FRosenblatt、Widrow和J.J.Hopfield等学者又先后提出了感知模型，使得人工神经网络技术得以蓬勃发展。神经系统的基本构造是神经元(神经细胞)，它是处理人体内各部分之间相互信息传递的基本单元。据神经生物学家研究的结果表明，人的一个大脑一般有1010～1011个神经元。每个神经元都由一个细胞体，一个连接其他神经元的轴突和一些向外伸出的其它较短分支——树突组成。轴突的功能是将本神经元的输出信号(兴奋)传递给别的神经元。其末端的许多神经末梢使得兴奋可以同时传送给多个神经元。树突的功能是接受来自其它神经元的兴奋。神经元细胞体将接受到的所有信号进行简单处理(如：加权求和，即对所有的输入信号都加以考虑且对每个信号的重视程度——体现在权值上——有所不同)后由轴突输出。神经元的树突与另外的神经元的神经末梢相连的部分称为突触。 2.1人工神经网络的特点人工神经网络是由大量的神经元广泛互连而成的系统，它的这一结构特点决定着人工神经网络具有高速信息处理的能力。人脑的每个神经元大约有103～104个树突及相应的突触，一个人的大脑总计约形成1014～1015个突触。用神经网络的术语来说，即是人脑具有1014～1015个互相连接的存储潜力。虽然每个神经元的运算功能十分简单，且信号传输速率也较低(大约100次/秒)，但由于各神经元之间的极度并行互连功能，最终使得一个普通人的大脑在约1秒内就能完成现行计算机至少需要数10亿次处理步骤才能完成的任务。人工神经网络的知识存储容量很大。在神经网络中，知识与信息的存储表现为神经元之间分布式的物理联系。它分散地表示和存储于整个网络内的各神经元及其连线上。每个神经元及其连线只表示一部分信息，而不是一个完整具体概念。只有通过各神经元的分布式综合效果才能表达出特定的概念和知识。由于人工神经网络中神经元个数众多以及整个网络存储信息容量的巨大，使得它具有很强的不确定性信息处理能力。即使输入信息不完全、不准确或模糊不清，神经网络仍然能够联想思维存在于记忆中的事物的完整图象。只要输入的模式接近于训练样本，系统就能给出正确的推理结论。 [!--empirenews.page--]正是因为人工神经网络的结构特点和其信息存储的分布式特点，使得它相对于其它的判断识别系统，如：专家系统等，具有另一个显著的优点：健壮性。生物神经网络不会因为个别神经元的损失而失去对原有模式的记忆。最有力的证明是，当一个人的大脑因意外事故受轻微损伤之后，并不会失去原有事物的全部记忆。人工神经网络也有类似的情况。因某些原因，无论是网络的硬件实现还是软件实现中的某个或某些神经元失效，整个网络仍然能继续工作。人工神经网络是一种非线性的处理单元。只有当神经元对所有的输入信号的综合处理结果超过某一门限值后才输出一个信号。因此神经网络是一种具有高度非线性的超大规模连续时间动力学系统。它突破了传统的以线性处理为基础的数字电子计算机的局限，标志着人们智能信息处理能力和模拟人脑智能行为能力的一大飞跃。 2.2几种典型神经网络简介 2.2.1多层感知网络(误差逆传播神经网络) 在1986年以Rumelhart和McCelland为首的科学家出版的《ParallelDistributedProcessing》一书中，完整地提出了误差逆传播学习算法，并被广泛

智能优化算法作业

一、优化算法及其应用 1.简介 共轭梯度法（Conjugate Gradient ）是介于最速下降法与牛顿法之间的一个方法，它仅需利用一阶导数信息，但克服了最速下降法收敛慢的缺点，又避免了牛顿法需要存储和计算Hesse 矩阵并求逆的缺点，共轭梯度法不仅是解决大型线性方程组最有用的方法之一，也是解大型非线性最优化最有效的算法之一。 在各种优化算法中，共轭梯度法是非常重要的一种。其优点是所需存储量小，具有步收敛性，稳定性高，而且不需要任何外来参数。 2.算法原理 共轭梯度法是利用目标函数梯度逐步产生共轭方向作为线搜索方向的方法，每次搜索方向都是在目标函数梯度的共轭方向，搜索步长通过一维极值算法确定。 设二次函数为1 ()2T T f X C b X X AX =++，其中C 为常数，,b X 为n 维列向 量，A 为对称正定矩阵，用共轭梯度法求()f X 的极小点： 共轭梯度法探索的第一步是沿负梯度方向。即()k X 点按()()()k k S f X =-?方向找到(1)k X +，然后沿着与上一次探索方向()k S 相共轭的方向(1)k S +进行探索直达到最小点*X 。 令()(1)(1)()k k k k S f X S β++=-?+。 上式的意义就是以原来的负梯度()()()k k f X S -?=的一部分即()k k S β，加上新的负梯度()(1)k f X +-?，构造(1)k S +。 在上式中k β的选择，应使n 维欧氏空间n E 中的两个非零向量()k S 与(1)k S +关于矩阵A 共轭。即 (1)() (0,1,2,...1)T k k S AS k n +??==-?? 因 1()2 T T f X C b X X AX =++ ，故有()f X b AX ?=+ 若令 ()()()()k k k g f X b AX =?=+ ()(1)(1)(1)k k k g f X b AX +++=?=+

智能算法

智能算法—蚁群算法浅析 作者：赵磊 学校：西安建筑科技大学 院系：应用数学 年级：09级 学号：00000 摘要:智能算法在在现代生活、工程实践中应用比较广泛,主要是用来解决优化问题.本文主要研究智能算法在优化问题中的应用，智能算法包含种类较多，如遗传算法、蚁群算法、模拟退火法等,这些算法在解决优化问题时，都有其独特之处.本文主要对蚁群算法的起源、算法原理、特点和应用进行简单介绍。 关键词：智能算法、蚁群算法、算法概述、算法原理 随着信息技术的发展，许多新方法和技术进入工程化、产品化阶段，这对自动控制技术提出新的挑战，促进了智能理论在控制技术中的应用，以解决用传统的方法难以解决的复杂系统的控制问题。随着计算机技术的飞速发展，智能计算方法的应用领域也越来越广泛。以及常用智能算法有:遗传算法、蚁群算法、免疫算法等。蚁群算法是近些年来迅速发展起来的，并得到广泛应用的一种新型模拟进化优化算法。研究表明该算法具有并行性，鲁棒性等优良性质。它广泛应用于求解组合优化问题，所以本文着重介绍了这种智能计算方法，即蚁群算法，阐述了其工作原理和特点，同时对蚁群算法的前景进行了展望。 一、蚁群算法概述 1、起源 蚁群算法(ant colony optimization, ACO)，又称蚂蚁算法，是一种用来在图中寻找优化路径的机率型技术。它由Marco Dorigo于1992年在他的博士论文中引入，其灵感来源于蚂蚁在寻找食物过程中发现路径的行为。 Deneubourg及其同事(Deneubourg et al.,1990; Goss et al.,1989)在可监控实验条件下研究了蚂蚁的觅食行为，实验结果显示这些蚂蚁可以通过使用一种称为信息素的化学物质来标记走过的路径，从而找出从蚁穴到食物源之间的最短路径。 在蚂蚁寻找食物的实验中发现，信息素的蒸发速度相对于蚁群收敛到最短路径所需的时间来说过于缓慢，因此在模型构建时，可以忽略信息素的蒸发。然而当考虑的对象是人工蚂蚁时，情况就不同了。实验结果显示，对于双桥模型和扩展双桥模型这些简单的连接图来说，同样不需要考虑信息素的蒸发。相反，在更复杂的连接图上，对于最小成本路径问题来说，信息素的蒸发可以提高算法找到好解的性能。 2、基于蚁群算法的机制原理 模拟蚂蚁群体觅食行为的蚁群算法是作为一种新的计算智能模式引入的，该算法基于如下假设： （1）蚂蚁之间通过信息素和环境进行通信。每只蚂蚁仅根据其周围的环境作出反应，也只对其周围的局部环境产生影响。 （2）蚂蚁对环境的反应由其内部模式决定。因为蚂蚁是基因生物，蚂蚁的行为实际上是其基因的自适应表现，即蚂蚁是反应型适应性主体。 （3）在个体水平上，每只蚂蚁仅根据环境作出独立选择；在群体水平上，单只蚂蚁的行为是随机的，但蚁群可通过自组织过程形成高度有序的群体行为。 由上述假设和分析可见，基本蚁群算法的寻优机制包括两个基本阶段：适应阶段和协作阶段。在适应阶段，各侯选解根据积累的信息不断调整自身结构，路径上经过的蚂蚁越多，信息量越大，则该路径越容易被选择；时间越长，信息量会越小，在协作阶段，侯选解之间通过信息交流，以期望产生性能更好的解，类似于学习自动机的学习机制。 蚁群算法实际上是一类智能多主体系统，其自组织机制使得蚁群算法需要对所求问题的每一个方面都有详尽的认识。自组织本质上是蚁群算法机制在没有外界作用下使系统熵增加的动态过程，体现了无序到有序的动态变化。先将具体的组合优化问题表述成规范的格式，然后利用蚁群算法在“探索（exploration）”和“利用(exploitation)”之间根据

智能优化上机作业

计算智能课程上机备选题目 选做下列其中一题，用2A 算法或模拟退火算法或遗传算法或禁忌搜索算法进行编程求解。 1、求函数的最大值 .310,)(max 2≤≤=x x x f 2、求函数的最大值 .5,,,5,1 1 ),,,(43212 42322214321≤≤-++++= x x x x x x x x x x x x f 3、求函数的最小值 .100, )(12≤∑==i n i i x x X f 4、求函数的最小值 .100|| ,5.0)] (001.01[5 .0sin )(2 22212 2212≤-++-+=i x x x x x X f 5、设10,6==b n ，物品价值分别为61，59，31，21，15，5，对应的重量为6，5，3，2，1，1。利用2A 算法求解该问题。 6、已知背包的装载量为10=c ，现有5=n 件物品，它们的重量和价值分别是2，3，5，1，4和2，5，8，3，6。试用模拟退火算法求解该问题。 7、求解4城市TSP 问题，任两城市之间的距离矩阵如下 .06815607108705 151050 )(? ? ??? ???? ???==ij d D 8、求解5城市TSP 问题，任两城市之间的距离矩阵如下 ??????? ? ??=0246820681546071068702581510250ij d .

9、求解10城市TSP 问题（691.2*=d ） 10、求解30城市TSP 问题（741.423*=d by D B Fogel ） 11、求解4城市非对称TSP 问题，任两城市之间的距离矩阵如下 .0111 1055.11101 15.010)(? ? ??? ???? ???==ij d D Function Chrom=TSPinitialize(Popsize, Ncities) for i=1: Popsize Chrom(i,1)=1 ;%推销员从城市1出发 for j= 2: Ncities Chrom (i ,j)= round ( rand *(Ncities-j))+1; end end 解码 : Function pop=TSPdecode( Popsize, Ncities,Chrom,W )

人工智能大作业报告完整版

人工智能大作业报告 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

人工智能课程大作业 ——基于回溯搜索的地图着色 班级： 学号： 姓名：曾江东 2014年11月26号 摘要：人工智能是20世纪50年代中期兴起的一门边缘学科。人工智能领域中，地图着色问题是一典型的优化的问题。由它引发的“四色猜想”是全世界的难题，直到1975年由三台超高速电子计算机，经过1200小时的计算才终于正明了“四色定理”。这是世界上最长的证明。本文并不是想证明，而只是想基于回溯法来给地图着色，求出最少用色。本文着重介绍利用MFC设计界面来对中国省级地图着色进行演示。计算机视觉是研究为完成在复杂的环境中运动和在复杂的场景中识别物体所需要哪些视觉信息，以及如何从图像中获取这些信息的科学领域。 关键词：地图着色；回溯搜索；MFC 本组成员：曾江东，杨星，俞洋 本人分工：本人主要基于回溯搜索算法的代码的编写。 1 引言 人，现在社会的发展中心都离不开这个人字，人是发展的本体，人类的自然智能伴随到处都是，本次实验研究什么是人工智能，人工智能又能如何的运用在生活和学习中。 人工智能(ArtificialIntelligence)，英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能（ArtificialIntelligence，AI）是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能从诞生以来，理论和技术日益成熟，应用领域也不断扩大，但没有一个统一的定义。人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。 本次实验研究的是关于人工智能中搜索的功能，实现用回溯法对地图不同地区的着色问题，地图上有不同国家（不同区域），每个国家都与其他一些国家邻接。现要求对地图着色，使所有的国家与它的邻接的国家有不同的颜色。通常由四种颜色就已足够。地图着色的算法比较多，但是切实可行的算法很少，回溯法在地图区域较大，邻接关系复杂的情况下，回溯次数将会大大增多，严重影响了程序执行效率。不过本次作业则是采用修改后的回溯法，在一定的条件下，执行效率还是很高。 本次实验是要对中国地图中的省级行政区最多使用四种颜色来进行着色，编程实现回溯算法用于地图自动着色。我负责得是改进的回溯算法的代码的编写。 2 算法原理与系统设计 回溯算法原理

优化算法、智能算法、智能控制技术的特点和应用

优化算法、智能算法、智能控制技术的特点和应用 在建立了以频域法为主的经典控制理论的基础上，智能控制技术逐步发展。随着信息技术的进步新方法和新技术进入工程化、产品化阶段。这对自动控制理论技术提出了新的挑战，促进了智能理论在控制技术中的应用。下面介绍了优化算法、智能算法、智能控制技术的特点及应用。 优化算法特点及应用 什么是优化？就是从各种方案中选取一个最好的。从数学角度看，优化理论就是研究如何在状态空间中寻找到全局最优点。优化算法通常用来处理问题最优解的求解，这个问题有多个变量共同决定的优化算法的一个特点往往给出的是一个局部最优解，不是绝对的最优解，或者说全局最优解。一种优化算法是否有用很大程度取决问题本身，如果问题本身就是比较无序的，或许随机搜索是最有效的。常用有3种优化算法:遗传算法、蚁群算法、免疫算法等。 遗传算法是一种基于模拟遗传机制和进化论的并行随机搜索优化算法。遗传算法在控制领域中，已被用于研究离散时问最优控制、方程的求解和控制系统的鲁棒稳定问题等。遗传算法用来训练神经网络权值，对控制规则和隶属度函数进行优化，也可用来优化网络结构。 蚁群算法是群体智能的典型实现，是一种基于种群寻优的启发式搜索算法。蚁群算法小仅能够智能搜索、全局优化，而具有鲁棒性、正反馈、分布式计算、易与其它算法结合等特点。等人将蚁群算法先后应用于旅行商问题、资源二次分配问题等经典优化问题，得到了较好的效果。在动态环境下，蚁群算法也表现出高度的灵活性和健壮性，如在集成电路布线设计、电信路山控制、交通建模及规划、电力系统优化及故障分析等方面都被认为是目前较好的算法之一。 智能算法的特点及应用 智能计算也有人称之为“软计算”。是人们受生物界的启迪，根据其原理，模仿求解的算法。智能计算的思想：利用仿生原理进行设计(包括设计算法)。常用的智能算法：1）人工神经网络算法、2）遗传算法、3)模拟退火算法、4）群集智能算法。其应用领域有：神经元和局

计算智能习题

计算智能 习题总集 习题一： 1、在反馈型神经网络中，有些神经元的输出被反馈至神经元的（ ） A ．同层 B ．同层或前层 C ．前层 D ．输出层 2、在神经网络的一个节点中，由激励函数计算得到的数值是该节点的（ ） A ．实际输出 B ．实际输入 C ．期望输出 D ．期望值 3、在神经网络的一个节点中，由激励函数计算得到的数值，是与该节点相连的下一个节点的（ ） A ．实际输出 B ．实际输入 C ．期望输出 D ．期望值 4、下面的学习算法属于有监督学习规则的是（ ） A ．Hebb 学习规则 B ．Delta 学习规则 C ．概率式学习规则 D ．竞争式学习规则 E ．梯度下降学习规则 F ．Kohonen 学习规则 5、BP 算法适用于（ ） A ．前馈型网络 B ．前馈内层互联网络 C ．反馈型网络 D ．全互联网络 6、BP 神经网络采用的学习规则是（ ） A ．联想式Hebb 学习规则 B ．误差传播式Delta 学习规则 C ．概率式学习规则 D ．竞争式学习规则 习题二： 1、设论域U ={u 1, u 2, u 3, u 4, u 5}, 5 432118.06.04.02.0u u u u u A ++++＝， 5 43214.06.016.04.0u u u u u B ++++＝， 求 B A B A B A , , ,I Y 。

2、设X ={1, 5, 9, 13, 20}, Y ={1, 5, 9, 13, 20}, ~ R 是模糊关系“x 比y 大得多”。 隶属度函数： 求模糊关系矩阵~ R 3、 4、Zadeh 教授提出了著名的不相容原理，是指复杂系统的那两种矛盾（ ） A ．精确性和有效性 B ．精确性和模糊性 C ．模糊性和有效性 D ．复杂性和模糊性 5、在模糊推理得到的模糊集合中取一个最能代表这个集合的单值的过程称为（ ） A ．去模糊 B ．模糊化 C ．模糊推理 D ．模糊集运算 6、判断 1．一个模糊集合可以被其隶属度函数唯一定义（ ） 2．隶属度越大表示真的程度越高；隶属度越小表示真的程度越低（ ） 3．当隶属度函数有若干点取值为1，其余点取值为0时，该隶属度函数对应的模糊集 合可以看作一个经典集合（ ） 7、简答题：试述模糊计算的主要模块及其操作内容。 习题三： 1、遗传算法中，为了体现染色体的适应能力，引入了对问题的每个染色体都能进行度量的函数，称为（ ） A ．敏感度函数 B ．变换函数 C ．染色体函数 D ．适应度函数 ???????≥?