细菌觅食优化算法求解物流网络问题
基于改进细菌觅食算法优化的入侵检测研究
算法更新公式： Pi ( j +1, k,l) = Pi ( j, k,l) + C(i)ϕ(i) Pi ( j,k,l) 代表细菌i经过j次趋化、k次繁殖、l次迁移的位 置， C(i) 是一次趋化，ϕ(i) 代表趋化的方向。 （1）趋化。趋化过程中细菌在解空间移动，寻找营养富集 的区域。趋化包含移动和翻滚，细菌按照设定的步数与步长移 动，通过翻滚选择方向。趋化过程反映细菌的觅食行为，实现位 置的更新。 （2）繁殖。在执行完一轮趋化操作之后进入繁殖阶段。 设菌群规模为N，繁殖阶段要求菌群总数不变，将细菌按照适 应度从大到小排序，淘汰后面的N/2，剩下的细菌二分裂繁殖。 （3）迁移。由于环境变化，菌群会从现在的生存环境向较 好的迁移。算法会在每次繁殖后，按照概率p将细菌随机分配到 解空间，分配后的个体可能会获得更高的适应度，有助于避免算 法早熟[3]。
crowd小于阈值时，步长和步数同步增大，快速离开当前区域[4]。 3 改进细菌觅食算法优化的神经网络入侵检测
在已经生成的神经网络中，初始参数不恰当会延长算法的 运行时间，降低检测的精度。本文中，神经网络随机初始化神 经元的参数并采用细菌觅食算法调整参数。算法步骤：①初始 化神经网络的连接参数并第一次训练。如果训练结果满足检测 率则停止训练，否则，根据权值生成菌群进行调整。②计算菌 群的适应度。③执行细菌觅食算法，寻找满足需要的解。④当 细菌觅食算法达到最大迭代次数，算法停止。⑤再次训练神经 网络，如果训练结果不满足要求，则继续优化。 4 仿真结果与分析
（上接第47页）
息网络，有着无与伦比的优点同时也有着自己的缺点。她的缺 点正因为他的数据的复杂庞大和具有的重要意义，所以，我们 要想巨大的发展，我们就要解决这样难题。所以，我们利用大 数据，大数据来进行处理。使得信息变得方便快捷。
连续优化问题的细菌觅食改进算法
连续优化问题的细菌觅食改进算法戴秋萍;马良;郗莹【摘要】为更有效解决连续优化问题,提出了一种基于群体搜索的群智能优化算法——细菌觅食算法.该算法模拟了细菌觅食全过程,并对细菌个体的初始化、趋化操作中的搜索步长和搜索方向进行了改进.改进后的算法有效避免了算法陷入局部最优,而算法中采用的搜索步长,进一步提高了优化的收敛速度.经大量实验仿真表明,细菌觅食算法能够有效地求解连续优化问题.将仿真结果与其它算法对比,证明了细菌觅食算法的搜索质量优于其它算法.【期刊名称】《上海理工大学学报》【年(卷),期】2013(035)002【总页数】4页(P103-106)【关键词】连续优化问题;细菌觅食;局部优化【作者】戴秋萍;马良;郗莹【作者单位】上海理工大学管理学院,上海200093;上海理工大学管理学院,上海200093;上海理工大学管理学院,上海200093【正文语种】中文【中图分类】N945.15经典的优化算法在函数优化问题中，常常要求函数连续可微，因此在求解过程中需要借助一些基于梯度信息的数学技巧，并且在接近最优解时容易出现锯齿现象，造成收敛速度缓慢［1］.20世纪50年代中期，人们从生物进化的机理中得到启发，创立了仿生学，并提出了许多解决复杂优化问题的智能方法，如神经网络、遗传算法［2］、进化策略、蚂蚁算法［3］等，这些方法在连续函数优化问题中取得了较好的结果.本文提出了一种新的智能优化算法——细菌觅食算法对连续函数优化问题进行求解.细菌觅食算法（bacterial foraging optimization，BFO）是由Passino［4］于2002年提出来的一种仿生随机搜索算法，该算法具有群体智能性，并可进行并行搜索.目前，BFO已被用于车间调度问题、自适应控制领域、噪声干扰下的谐波估计问题和PID（proportional integral derivative）控制器的设计等方面，并获得了较好的效果［5-6］.本文对细菌觅食算法操作步骤进行了改进，有效地改善了该算法极易陷入局部最优的缺点，使其在解决复杂连续优化问题时，全局搜索能力大大增强.另外，通过大量仿真实验验证了该算法的有效性.细菌觅食算法是基于大肠杆菌在觅食过程中体现出来的智能行为的一种新型仿生优化算法，其具有群体智能性、并行性等特点.细菌觅食算法包括趋化操作（chemotaxis）、复制操作（reproduction）和迁徙（elimination and dispersal）操作.这3种操作方式是模仿细菌觅食的趋向行为、复制行为和迁移行为的抽象［7-8］.a.趋化操作大肠杆菌在寻找食物源的过程中，其运动是通过表层的鞭毛实现的.当鞭毛全部逆时针摆动时，大肠杆菌将会向前行；当鞭毛全部顺时针摆动时，它会减速至停止.鞭毛的摆动对应着细菌个体对当前适应值的判断，并决定是否对其位置进行调整和确定调整的方向和力度.趋化操作模拟了大肠杆菌的这个运动过程，包括游动和翻转两个操作.设pi（j，k，l）表示细菌个体i的当前位置，j表示第j次趋化行为，k表示第k 次复制行为，l表示第l次迁徙行为.则其中，φ（j）表示游动的方向；C（i）表示前进步长.b.复制操作设群体规模为S，在完成设定次数的趋向操作之后，将群体中的个体按照其适应度值进行排序，将排在后面S／2的个体删除，剩下的个体进行自我复制，保证群体规模的稳定性.c.迁徙操作迁徙操作按照预先设定的一个概率发生，若某一个个体满足迁徙操作发生的条件，那么即将此个体删除，并生成一个新的个体代替.相当于将原来个体重新分配到一个新的位置，即以一定的概率将个体随机驱散到搜索空间.2.1 初始化操作改进在细菌觅食算法中，细菌种群的大小直接影响细菌寻求最优解的能力.种群数量越大，其初始覆盖区域越大，靠近最优解的概率就越大，能避免算法陷入局部极值，但同时增加了算法的计算量.因此，本文将初始化操作进行了改进.改进后，在细菌规模较小的情况下，能比较有效地改善初始化后细菌群体的覆盖范围（见图1、图2）.确定群体规模S之后，将群体搜索的空间分成S个区域，每个细菌个体的初始位置为S个区域的中心点，随即细菌将在各自区域内搜索.由图1可知，细菌个体随机生成时，菌群可能在搜索空间内分布不均，在搜索最优解过程中，极有可能在限定的游动步长内无法找到最优解而陷入局部最优.2.2 趋化操作改进细菌觅食算法中，趋化操作是细菌觅食过程中最重要的一个步骤.基本细菌觅食算法在进行趋化操作时，细菌个体是根据历史信息按固定步长朝着食物源方向游动.在解决连续函数优化问题，尤其是多峰函数优化问题时，传统的操作方式易使得细菌个体错过最优解，本文对趋化搜索方式进行了改进.将细菌个体所在区域切分为n×n块，每个细菌在进行翻转操作时，仅在细菌周围的8个方向中随机选取，游动过程中每游动一次前进步长缩短为原来步长的0.8倍，C（i）=0.8C（i）.当细菌个体游动次数并未达到设定游动次数时，细菌将再进行一次翻转操作.趋化操作步骤：a.确定细菌个体i，确定游动方向φ（j）.b.细菌游动pi（j+1，k，l）=pi（j，k，l）+ C（i）φ（j）.c.判断当前位置是否更优，是则个体i被新个体取代，继续步骤b，步长C（i）变为0.8C（i）.d.判断是否达到设定游动次数，未达到转步骤a，达到游动次数细菌个体i趋化操作结束.2.3 复制操作改进细菌觅食过程中，一段时间后，细菌会根据个体位置的适应度值进行优劣排序.排在后面的S／2个细菌死亡，而排在前面的S／2个细菌进行自我复制，随即细菌往较小范围聚集.在求解多峰连续优化问题时，菌群极有可能跳过最优解而陷入局部最优.本算法将细菌个体首先随机与邻域周围的一个细菌进行交叉变异，变异后的细菌个体适应度值若优于原个体，原个体将被替代.通过一次改进后的复制操作后，整个菌群完成一次更新，菌群规模不变，每个细菌个体仅在各自区域及邻域内进行变异和适应度值比较，从而有效地防止了菌群向较小范围内聚集.改进后的复制操作不再只是觅食能力强的细菌个体单纯的自我繁殖过程，整个菌群群体都朝着更优的方向游动，提高了菌群整体的寻优能力.改进后复制操作过程如图3所示.前述细菌觅食算法采用Matlab 7予以实现，在PC系列机的Windows 7系统环境下运行通过.本文通过大量实例验证了此改进算法的有效性，下面给出4个算例及求解结果分析（见图4～7，图5～7见下页）.算法相关参数设定：细菌规模为225，趋向操作数为10，复制操作数为4，迁徙操作数为2.算例1由函数示意图可知，该函数最优解处于中间区域，周围有很多局部极值围绕着最优解，用传统的细菌觅食算法陷入局部最优的可能性非常大.元胞蚁群算法、混沌算法均可得到最优解1，LINGO软件得到的最优解为0.646 848 8，Matlab优化工具得到的结果为0.990 3.算例2该问题的最优解被最差解包围，4个局部值点为（-5.12，5.12）、（-5.12，-5.12）、（5.12，5.12）、（5.12，-5.12），函数值均为2 748.78.运行改进后的细菌觅食算法求解该问题能够有效地获得最优解.算例3该函数在（1，1）处有最小值0，且在最优解附近存在病态，用常规方法容易陷入局部最优，难以搜索到最优解.算例4该算例可看出是典型的多峰函数，运用传统算法求解最优解相当困难.遗传算法目前所求最优解为38.827 533，运行LINGO软件与Matlab得到的解均小于38. 表1为该算法求解上述函数运行30次后的结果分析.其中平均偏差率为算法运行30次解的平均值与最优解的比值.首先对细菌初始化操作进行了改进，改变了传统的细菌觅食算法中的初始方式，使得菌群规模较小的情况下，能有较大的覆盖面.此外，本算法对细菌个体的搜索方式也进行了适当改进，增强了个体的局部搜索能力.为防止菌群在复制操作中过快地向小范围聚集而陷入局部最优，菌群进行变异性复制，不仅保证了菌群整体朝更优方向游动，同时大大提高了此算法的全局搜索能力.通过实验表明，改进后的细菌觅食算法在求解连续优化问题时，稳定性好，能够快速有效地找到最优解.通过与其它算法相比可得出以下结论：a.改进后的细菌觅食算法改进了传统细菌觅食算法的缺点，有效地改善了传统算法的收敛速度和全局寻优能力，所获最优解质量得到改善.b.改进后的细菌觅食算法能够有效解决连续优化问题，为连续优化问题提供一种新的解决方法.【相关文献】［1］马良，朱刚，宁爱兵.蚁群优化算法［M］.北京：科学出版社，2008.［2］张惠珍，马良.基于变尺度混沌优化策略的混合遗传算法及在神经网络中的应用［J］.上海理工大学学报，2007，29（3）：215-219.［3］邱模杰，马良.约束平面选址问题的蚂蚁算法［J］.上海理工大学学报，2000，22（9）：61-62.［4］ Passino K M.Biomimicry of bacterial foraging for distributed optimization and control［J］.IEEE Control Systems Magazine，2002，22（3）：52-67.［5］梁艳春，吴春国，时小虎，等.群体智能优化算法理论与应用［M］.北京：科学出版社，2009.［6］张娜.细菌觅食优化算法求解车间调度问题的研究［D］.吉林：吉林大学，2007.［7］胡海波，黄友锐.混合粒子群算法优化分数阶P／D控制参数研究［J］.计算机应用，2009，29（9）：2483 -2486.［8］李亚楠.菌群优化算法的研究［D］.哈尔滨：哈尔滨工业大学，2009.。
基于改进细菌觅食优化算法的输电网规划
基于改进细菌觅食优化算法的输电网规划王瑞;王起琦;段柯均;赵丹【摘要】针对大规模输电网规划中细菌觅食算法(BFO)容易陷入局部最优、搜索精度和后期收敛速度明显下降的问题,使用改进细菌觅食算法(IBFO)建立了基于线路建设费用、网损费用以及正常运行时的过负荷惩罚费用最低的输电网规划模型,通过对IEEE-18节点和巴西南部46节点系统的计算,验证了IBFO在求解大规模输电网规划问题时收敛更快,更易寻得全局最优解.【期刊名称】《吉林电力》【年(卷),期】2015(043)002【总页数】4页(P29-32)【关键词】输电网规划;细菌觅食优化(BFO)算法;改进细菌觅食优化(IBFO)算法;禁忌表;趋向性操作;迁徙操作【作者】王瑞;王起琦;段柯均;赵丹【作者单位】东北电力大学,吉林吉林132012;国网营口供电公司,辽宁营口115000;东北电力大学,吉林吉林132012;东北电力大学,吉林吉林132012【正文语种】中文【中图分类】TM715输电网规划问题在数学上是一个带有大量约束条件的非线性组合优化问题。
近年来，由于现代启发式算法具有实现简单，不受目标函数的形态约束，能够实现多维有效搜索等特点，在输电网规划问题求解中得到了快速的发展，如差分进化算法［1］、人工鱼群算法［2］、粒子群算法［3］、蚁群算法等［4］，每种方法各有其利弊，但是这些方法拓展了输电网规划求解的思路，有利于快速精确获得最优规划方案。
细菌觅食优化（BFO）算法［5］是近年来提出的一种模拟细菌觅食行为的仿生进化算法。
在求解大规模输电网规划问题时，该算法容易陷入局部最优，搜索精度和后期收敛速度明显下降。
利用禁忌表和能量因子分别针对算法中的趋向性操作和迁徙操作进行改进，从而增强算法的全局搜索能力及跳出局部极值的能力，减少了逃逸现象的发生并提高算法的收敛速度和搜索精度，使改进细菌觅食优化算法（IBFO）适用于大规模输电网规划问题的求解。
本文使用IBFO 算法，在已有的负荷预测和电源规划的基础上，根据已经存在的网络结构和已知的待选线路，从而得出满足运行要求的经济性最佳的网络方案，其规划后的结果使方案投资费用、运行费用以及正常运行时的过负荷费用三项之和最小。
改进的细菌觅食优化算法求解0-1背包问题
改进的细菌觅食优化算法求解0-1背包问题杜明煜;雷秀娟【摘要】As a new intelligent optimization algorithm,Bacteria Foraging Optimization ( BFO) algorithm is generally used to solve contin-uous problems. In order to solve discrete problems,an improved BFO algorithm was proposed in this paper,which adopted linearly de-creasing thoughts and random steps of the bacterial tumble instead of fixed steps and random direction to promote chemotaxis solution, and applied to 0-1 knapsack problem. By contrast with Genetic Algorithms (GA),Discrete Particle Swarm Optimization (DPSO) and basic BFO algorithm on both small-scale and large-scale 0-1 knapsack problems,the simulation results indicate that the improved BFO algorithm performs better with high search capability.%细菌觅食优化算法作为一种新兴的智能优化算法，一般用来解决连续域的问题。
为了解决离散域问题，提出了一种改进的细菌觅食优化算法。
采用线性递减的思想和随机的游动长度代替固定步长和随机游动方向，改进了趋向性操作方案，并将其应用于解决0-1背包问题。
细菌网络优化算法研究及其应用
细菌网络优化算法研究及其应用随着科技的发展，在许多领域中，优化问题已经成为了一种关键性的挑战。
而针对这些优化问题，开发出结构简单且有效的算法显得尤为重要。
本文将介绍一种相对新颖的优化算法，即细菌网络优化算法，并探讨它在实际应用中的表现。
一、细菌网络优化算法的基本原理细菌网络优化算法（Bacterial Foraging Optimization，BFO）是一种基于生物群体行为的优化算法。
算法的核心思想来自于细菌自身寻找食物的行为。
细菌寻找食物的过程中，会披着足够的细胞浓度分布，在食物源附近细菌的浓度会越来越高，但是又不会过度聚集，避免唾液中穴位的堵塞。
在这个过程中，每个细菌既会遵循自己的方向，又会受到周围细菌的相互作用的影响。
在BFO算法中，将每个细菌所在的位置看作是定义域中的一个可行解。
每个细菌通过移动来搜寻最优解。
移动的方向和距离由细菌所处环境状况和其感知到的周围细菌状况决定。
每一步移动后，细菌会评估自己所处位置是否比之前更好，如果是，则会保留此位置；如果不是，则会再次移动。
细菌的移动既受到灵敏度因素的影响，又会受到化学变量因素的影响，来达到不断寻找最优解的目的。
细菌网络优化算法和其他优化算法有一些相同的特点。
例如，BFO算法也可以根据对象函数进行优化。
不过，BFO算法具有一些独特的性质，例如可以自适应选择存活的细菌、在算法的早期阶段尽可能增加多样性，等等。
二、细菌网络优化算法的应用BFO是一种灵活而有效的优化算法，应用广泛。
下面我们就具体探讨该算法在实际问题中的表现。
1. 硬件设计中的应用在硬件设计中，通过BFO算法，可以实现诸如液晶显示器像素点优化、射频集成电路元器件布局、滤波器设计和集成传感器组件的优化等任务。
在这种情况下，BFO算法往往具有明显的优势，因为使用传统的经典优化算法，如粒子群算法或模拟退火算法，往往需要使用较复杂的算法或手动调整参数来达到最优结果。
2. 机器学习中的应用机器学习中常见的优化问题是选择权值。
针对库区分配优化问题的改进型细菌觅食算法
针对库区分配优化问题的改进型细菌觅食算法杨文强;邓丽;牛群;费敏锐【摘要】针对自动化立体仓库库区分配优化问题建立了堆垛机平均运行时间模型,为求出其最优解,提出一种改进型细菌觅食算法.在求最优解的过程中,根据当前全局最优解和局部最优解,分阶段对趋化步长进行自适应调整;同时根据细菌个体对种群多样性的贡献率对其迁移概率进行设定,不但提高了收敛速度,而且保证了寻优的全局性.结合工业现场实例与原始细菌觅食算法和遗传算法进行了仿真对比,结果表明所提算法在解的质量及收敛速度上都具有明显的优势.【期刊名称】《计算机集成制造系统》【年(卷),期】2014(020)007【总页数】7页(P1684-1690)【关键词】自动化立体仓库;细菌觅食算法;步长自适应调节;种群多样性【作者】杨文强;邓丽;牛群;费敏锐【作者单位】上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;上海市电站自动化技术重点实验室,上海200072;上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;上海市电站自动化技术重点实验室,上海200072;上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;上海市电站自动化技术重点实验室,上海200072;上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;上海市电站自动化技术重点实验室,上海200072【正文语种】中文【中图分类】TP3910 引言随着成本的不断降低，自动化立体仓库在加工制造领域得到了普遍应用。
然而，在生产过程中，如果不对其进行合理的分区，不仅会降低仓库的利用率，还会降低生产效率［1-2］。
目前关于立体仓库库区分配优化方面的研究较少，Heragu等［3］按功能把仓库分为备用存储区、订单存放区和直接发货区，同时建立了仓库材料费用数学模型，并通过一种启发式算法对各功能区尺寸进行优化求解；Jane［4］以平衡堆垛机之间的负载为优化目标，对存储区位分配进行了研究；Moon等［5］在产品数量变化时，从随机存储、分类存储两个方面对库区再分配策略进行了研究；Petersen等［6］对分类存储进行研究，得出在存储与检索效率上，分类存储相对于随机存储和基于体积的存储具有一定优势的结论；肖建等［7］根据需求相关性以及李英德等［8］根据货物间的相关性，对货物的货位区进行分配优化，以使拣货时间最短，然而他们定义的相关性有很大的主观性，不具有通用性；杨朋等［9］以最小化单位指令周期的行程时间为目标，对货区分配优化问题进行了研究。
细菌觅食优化算法求解物流配送问题
Bacterial Foraging Optimization Algorithm for Solving Problem of Fresh Logistics DistribQU Yi-hui
( School of Electronic Information and Engineering,Lanzhou Jiaotong University,Lanzhou 730070,China)
Abstract:Aiming at the problem of fresh logistics distribution,on the premise of synthetically considering both time and cost,we propose an improved bacterial foraging optimization algorithm for location routing problem ( LRP) . This algorithm improves the standard bacteri鄄 al foraging optimization algorithm ( BFOA) by establishing the corresponding model with soft time window addressing-path problem on the basis of Pareto dominant relationship. In addition,when the individuals don爷 t dominate each other,the normalized method is adopted to select the best,and the penalty function is introduced to restrict the customer demand of vehicle to not exceed its load limit. The corre鄄 sponding multi-objective bacterial foraging optimization algorithm ( MOBFOA) is designed to solve the problem of logistics distribu鄄 tion,and its effectiveness and advantages and disadvantages are also validated by using the examples of the CVRP library,which provides a certain reference for the LRP model problem. The experiment shows that the proposed algorithm had certain priority in solving logistics distribution problems and also certain advantages in the optimization of multiple objectives. Key words:logistics distribution problem;location-routing;bacterial foraging optimization algorithm;soft time window;Pareto dominant relation;normalization
细菌觅食优化算法的研究与改进
细菌觅食优化算法的研究与改进细菌觅食优化算法的研究与改进随着计算机科学和生物学的不断发展，人们开始探索将生物现象与计算机算法相结合，以寻找新的问题解决方法。
在这个过程中，细菌觅食优化算法应运而生。
细菌觅食优化算法模拟了细菌在寻找食物的过程，通过模仿细菌的行为，通过进化算法来优化问题的解决方案。
本文将探索细菌觅食优化算法的研究与改进，以及其在实际问题中的应用。
一、细菌觅食优化算法的基本原理细菌觅食优化算法灵感来源于真实世界中细菌的群体觅食行为。
细菌觅食过程主要包括趋化运动、荧光成像和滞留趋化三个阶段。
在趋化运动阶段，细菌通过运动来寻找食物。
荧光成像阶段主要是细菌根据环境中剩余食物的浓度情况进行判断，以便向食物浓度高的区域聚集。
在滞留趋化阶段，细菌会在食物附近停留，直到找到食物。
细菌觅食优化算法主要包括三个步骤：初始化种群、选择操作和更新种群。
首先，根据问题的维度和范围，初始化一定数量的细菌个体。
每个细菌个体都有一个状态向量和一个适应度值。
然后，根据每个细菌的适应度值，选择一定数量的细菌进行进化。
进化的过程包括变异和交叉操作，以获得新的细菌个体。
最后，根据进化后的细菌个体来更新种群，并继续下一轮的进化。
通过多轮的进化，细菌个体的适应度值逐渐提高，找到最优解的几率也会增加。
二、细菌觅食优化算法的改进方向尽管细菌觅食优化算法在一些问题上取得了不错的结果，但在一些复杂问题上仍然存在一些局限性。
为了进一步提高算法的性能，需要对算法进行改进。
以下是几个改进方向：1. 改进选择操作目前细菌觅食优化算法中的选择操作通常是基于轮盘赌选择，即根据细菌的适应度值来进行选择。
但这种方法可能导致一些细菌个体被选择过多或过少，从而影响算法的进化效果。
因此，可以考虑引入其他选择操作，如锦标赛选择、随机选择等，通过不同的选择策略来增加算法的多样性。
2. 引入多种变异操作目前细菌觅食优化算法的变异操作通常是随机生成一个新的状态向量。
改进的细菌觅食算法求解认知无线网络频谱分配问题
ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｍｏ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｇ ｎ ｉ ｔ ｉ ｖ ｅ ｕ ｓ ｅ ｒ ｓ ． Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｅ ｄ ｔ Ｏ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｅ ｔ ｈ ｉ ｓ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｍ ｈ ｗｉ ｔ ｈ ｃ ｏ ｌ ｏ ｒ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｅ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ Ｃ Ｏ －
第４ Ｏ卷 第 ８期 ２ ０ １ ３年 ８月
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算
机
科
Hale Waihona Puke 学 Ｃｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ
Ｖｏ １ ． ４ Ｏ Ｎｏ ． ８ Ａｕ ｇ ．２ ０ １ ３
改进 的细 菌 觅 食 算 法 求 解 认 知 无 线 网络 频 谱 分 配 问题
李 岳洪 万 频 王 永华 。 邓 钦 杨 健
（ 广 东工 业 大 学 自动 化 学院 广 州 ５ １ ０ ０ ０ ６ ） （ 深圳 市高 性 能数据挖 掘 重 点实验 室 深圳 ５ １ ８ ０ ５ ５ ）
摘 要 认 知无线 网络 中如何进行 频谱 合理 的分 配是 实现 动态频谱 接入 的关键技术之一 。基 于图论 着 色频谱 分配模
细菌觅食算法求解高维优化问题
Ｌｉ Ｊｕｎ，Ｄａｎｇ Ｊｉａｎｗｕ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ＆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌａｎｚｈｏｕ ｆｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００７０，Ｃｈｉｎａ）
ｒｉａ ａｎｄ ｔｈｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｅａｃｈ’ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｔｏ ａｄｊｕｓｔ ｔｈｅ ｓｔｅｐ ｓｉｚｅ ｆｌｅｘｉｂｌｙ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ．ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｈｉｇｈ—ｄｉ—
ｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｄｅｃｏｍｐｏｓａｂｌｅ，ｉｎｄｅｃｏｍｐｏｓａｂｌｅ ｂｕｔ ｇｒｏｕｐｉｎｇ ａｎｄ ｉｎｄｅｃｏｍｐｏｓａｂｌｅ ｎｏｔ ｇｒｏｕｐｉｎｇ ｃｌａｓｓ，ｉｔ ｈａｄ ｂｅｅｎ ｆｏｕｎｄ ｔｈｅ ｗａｙ ｔｏ ｓｉｍｐｌｉｆｙ ｃｏｍｐｌｅｘ ｐｒｏｂｌｅｍ ｂｙ ｇｒｏｕｐｉｎｇ ｏｆ ｆｒａｃｔａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｔａｉｌｉｎｇ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ＳＯ ｇｒｅａｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｈｅ ｅｆ ｉ ｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｓｏｌｖｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｓｔａ ｎ ｄ—
第 ３３卷 第 ４期 ２０１６年 ４月
计 算 机 应 用 研 究
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ
Ｖｏ１．３３ Ｎｏ．４ Ａｐｒ．２０１６
细 菌 觅 食 算 法 求解 高维 优 化 问题 水
改进细菌觅食算法解决零空闲流水线调度问题
改进细菌觅食算法解决零空闲流水线调度问题李丽娟;吴晓;王志龙【期刊名称】《计算机工程与应用》【年(卷),期】2015(000)017【摘要】For No-Idle Flow shop Scheduling problem(NIFS)with the targetof maximum makespan, a new solution named Improved Bacteria Foraging Optimization algorithm(IBFO)is proposed in this paper. Compared to BFO,3 modi-fications are added in IBFO. In the chemotaxis process, it introduces a crossover operator. During the process of reproduc-tion, it applies a hybrid strategy based on both health degree and target value of the bacterium. And for elimination pro-cess, it puts forward a self-adaption probability instead of a constant data. It tests IBFO through 6 different size Taillard problems by MATLAB, the results indicate that IBFO is feasible and effective. Further, in order to test the al gorithm’s robustness to initial value, two methods are applied to get the initial bacteriumpopulation:random and NEH method.%针对零空闲流水线调度问题，建立以最大完成时间为目标的数学模型，并提出了解决问题的改进细菌觅食优化算法。
求解路径规划问题的细菌觅食——蚁群算法
求解路径规划问题的细菌觅食——蚁群算法
邢立宁;卢泓宇;马超
【期刊名称】《深圳信息职业技术学院学报》
【年(卷),期】2024(22)2
【摘要】随着科技的迅速发展,蚁群算法的应用范围越来越广泛,其路径规划的速度以及路线准确度对算法要求越来越高。
目前已有的蚁群算法所拥有的收敛性慢容易陷入局部最优问题,为了提高算法的准确度与速度,通过引用细菌觅食算法中的复制与趋向对其进行改进,提高此算法以期提高蚁群算法的效率及其准确率,优化全局搜索能力,并满足多种约束条件下的需求。
实验结果表明:细菌觅食算法能够有效地解决一些蚁群算法上的缺陷,提高了蚁群算法的路径规划及其寻优能力且优于其他算法对蚁群算法的改进,证实了改进后的蚁群算法适应多种条件,路径求解的精度明显优于之前未改进的算法。
【总页数】8页(P47-54)
【作者】邢立宁;卢泓宇;马超
【作者单位】西安电子科技大学杭州研究院;佛山科学技术学院机电工程与自动化学院;深圳信息职业技术学院数字媒体学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP18
【相关文献】
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黏菌路径算法
黏菌路径算法引言：黏菌路径算法是一种模拟自然界中黏菌寻找食物的行为的算法。
黏菌生活在潮湿环境中，通过触角感知周围环境并以化学物质为引导寻找食物。
黏菌路径算法通过模拟黏菌的行为，可以用于解决一些优化问题，如路径规划、网络优化等。
一、黏菌路径算法的基本原理黏菌路径算法基于以下两个基本原理：触角探测和化学物质引导。
1. 触角探测：黏菌通过触角感知周围环境，判断环境中是否存在化学物质。
触角可以感知到周围环境的湿度和光线强度等信息，从而判断出是否有食物存在。
2. 化学物质引导：黏菌在触角探测到化学物质存在时，会朝着化学物质的浓度梯度方向移动。
黏菌释放的化学物质会在环境中扩散，形成浓度梯度。
黏菌通过感知这一浓度梯度，来判断移动的方向。
二、黏菌路径算法的步骤黏菌路径算法可以分为以下几个步骤：初始化、触角探测、移动和化学物质释放。
1. 初始化：黏菌路径算法首先需要初始化一片环境，包括环境的大小、食物的位置等。
黏菌会根据这些信息进行触角探测和移动。
2. 触角探测：黏菌通过触角感知周围环境，判断环境中是否存在化学物质。
触角探测可以分为两个阶段：感知环境和感知化学物质。
在感知环境阶段，黏菌通过触角感知周围环境的湿度和光线强度等信息。
在感知化学物质阶段，黏菌会判断触角上是否有化学物质，如果有，则进入下一步；如果没有，则继续感知环境，直到触角上有化学物质。
3. 移动：黏菌根据触角上化学物质的浓度梯度方向移动。
黏菌会选择浓度梯度最大的方向进行移动，以尽快找到食物。
移动的距离可以根据实际需求进行调整。
4. 化学物质释放：黏菌在移动过程中会释放化学物质。
化学物质会在环境中扩散，形成浓度梯度。
黏菌通过感知这一浓度梯度，来判断移动的方向。
同时，化学物质也可以吸引其他的黏菌，从而形成一条路径。
三、黏菌路径算法的应用领域黏菌路径算法可以应用于以下几个领域：1. 路径规划：黏菌路径算法可以用于求解最短路径或最优路径的问题。
通过模拟黏菌的行为，可以找到一条经过化学物质浓度高的路径，从而达到最短路径或最优路径的目的。
群体智能优化算法-细菌觅食算法
第十四章 细菌觅食优化算法14.1 介绍Passino 等人[1]于2002年通过模拟人体内大肠杆菌的觅食行为，提出了一种新型智能优化算法：细菌觅食优化算法(Bacterial Foraging Optimization Algorithm ，BFOA)。
细菌觅食优化算法通过细菌群体之间的竞争与协作实现优化，是一种基于细菌群体的搜索技术。
在群智能算法中，GA 、ACO 、PSO 、AFSA 都是基于高等生物作为启发对象，而BFOA 算法则是模拟微生物的行为而形成的一种较新的优化方法。
14.2 BFOA 的基本原理与流程BFOA 算法是一种全局随机搜索的算法，其具有简单、收敛速度快，并且在优化过程中无需优化对象的梯度信息的特点。
BFOA 模拟细菌群体的过程包括趋向性（Chemotaxis ）、复制（Reproduction ）、迁徙（Elimination-dispersal ）三个步骤。
14.2.1 趋向性操作细菌向有利于自身环境的区域移动称为趋向运动，其中，一次趋向性操作包括翻转运动和游动运动。
细菌向任意方向移动单位步长称为旋转运动；细菌沿着上一步的运动放向移动单位步长称为游动运动。
通常，细菌在环境差的区域（如：有毒区域）会较频繁地旋转，在环境好的区域（如：食物丰富的区域）会较多地游动。
大肠杆菌的整个生命周期就是在游动和旋转这两种基本运动之间进行变换，游动和旋转的目的是寻找食物并避开有毒物质。
设细菌种群大小为S ，细菌所在的位置标示问题的一个候选解，细菌i 的信息用D维向量标示为12,,,i i i iD θθθθ⎡⎤=⎣⎦L ，i =1,2,...,S ，θi (j ,k ,l )表示细菌i 在第j 次趋向性操作、第k 次复制操作和第l 次迁徙操作后的位置。
细菌i 通过式（1）更新其每一步趋向性操作后的位置。
(1,,)(,,)()()i i j k l j k l C i j θθ+=+Φ（1）其中C(i )>0表示向前游动的步长，Φ(j )表示旋转后随机选择的单位方向向量。
《2024年基于细菌群觅食优化算法的电液位置系统PID参数寻优研究》范文
《基于细菌群觅食优化算法的电液位置系统PID参数寻优研究》篇一一、引言在工业控制系统中，电液位置系统是关键的组成部分，它决定了系统运行的准确性和效率。
传统的电液位置系统常常采用比例-积分-微分（PID）控制策略来维持其位置稳定和准确度。
然而，PID参数的调整通常是一个复杂且耗时的过程，需要专业的知识和经验。
为了解决这一问题，本文提出了一种基于细菌群觅食优化算法的PID参数寻优方法，以实现对电液位置系统更高效和准确的控制。
二、细菌群觅食优化算法概述细菌群觅食优化算法是一种模拟自然界中细菌觅食行为的优化算法。
它通过模拟细菌在环境中的搜索、移动和繁殖等行为，寻找问题的最优解。
该算法具有并行性、自适应性和全局搜索能力强的特点，适用于解决复杂的优化问题。
三、电液位置系统的PID控制电液位置系统的PID控制是一种常用的控制策略。
它通过调整比例（P）、积分（I）和微分（D）三个环节的参数，实现对系统位置的精确控制。
然而，PID参数的调整往往需要根据系统的实际运行情况进行手动调整，这既耗时又可能无法达到最优的控制效果。
四、基于细菌群觅食优化算法的PID参数寻优为了解决PID参数调整的问题，本文将细菌群觅食优化算法应用于电液位置系统的PID参数寻优。
具体步骤如下：1. 将PID参数的调整问题转化为一个优化问题，定义优化目标和约束条件。
2. 初始化细菌群，每个细菌代表一组PID参数。
3. 根据优化目标，计算每个细菌的适应度值。
4. 根据细菌的适应度值和觅食规则，更新细菌的位置和速度。
5. 反复迭代，直到达到预设的终止条件或适应度值满足要求。
6. 输出最优的PID参数。
通过这种方法，我们可以自动地寻找最优的PID参数，无需手动调整，从而提高了系统运行的准确性和效率。
五、实验与结果分析为了验证本文提出的方法的有效性，我们进行了实验。
实验结果表明，基于细菌群觅食优化算法的PID参数寻优方法能够快速地找到最优的PID参数，使电液位置系统的运行更加准确和高效。
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细菌觅食优化算法求解物流网络问题
细菌觅食优化算法求解物流网络问题
随着全球化和电子商务的迅速发展，物流网络的建设和优化是一个愈发重要的问题。
物流网络的优化不仅可以降低物流成本，提高效率，还可以减少环境污染，提高资源利用率。
然而，物流网络的优化是一个复杂而且多变的问题，需要考虑到货物的运输距离、交通状况、人力资源等众多因素。
传统的物流网络优化方法往往依赖于数学建模和复杂的计算，但这些方法的计算复杂度往往很高，很难在实际应用中得到有效的解决。
为了克服这些问题，研究者们开始寻找新的优化方法，其中一种被广泛应用的方法就是基于生物学的算法。
细菌觅食优化算法就是其中一种。
细菌觅食优化算法是由模拟细菌觅食行为而来的一种算法，它的基本原理是通过模拟细菌在食物中寻找最佳位置的行为来解决实际问题。
在细菌觅食优化算法中，将解空间中的解视作食物，并通过计算每个解的适应度来模拟细菌的感知能力。
根据每个解的适应度，细菌将调整自身的位置，以寻找更适合的食物。
通过不断迭代和更新，最终能够找到问题的最优解。
在物流网络问题中，细菌觅食优化算法可以应用于优化货物的调度和路径选择。
首先，将物流网络表示为图结构，以节点表示仓库和配送点，边表示路径。
然后，通过计算每个路径的适应度来模拟细菌的感知能力。
适应度可以根据路径的长度、运输成本、交通状况等因素来确定。
根据每个路径的适应度，细菌将调整自身的位置，即调整路径的选择和货物的调度计划。
经过多次迭代和更新，细菌觅食优化算法能够找到最优的路径和货物调度方案，从而实现物流网络的优化。
与传统的物流网络优化方法相比，细菌觅食优化算法具有以下几个优点。
首先，细菌觅食优化算法是一种自适应的算法，能够自动地调整路径和货物调度方案。
其次，细菌觅食优化算法具有较高的计算效率，能够在较短的时间内得到较好的解决方案。
再次，细菌觅食优化算法不依赖于复杂的数学建模，更加符合实际应用的需求。
然而，细菌觅食优化算法也存在一些局限性。
首先，细菌觅食优化算法是一种启发式算法，其求解结果不能保证是全局最优解。
其次，细菌觅食优化算法对初始解的选择比较敏感，可能会陷入局部最优解。
因此，在使用细菌觅食优化算法时，需要注意对初始解的选择和算法参数的调整。
细菌觅食优化算法作为一种新的物流网络优化方法，具有很大的潜力和发展空间。
未来的研究可以探索如何将细菌觅食优化算法与其他算法相结合，以进一步提高求解的效率和质量。
同时，还可以考虑将细菌觅食优化算法应用于其他物流相关问题，如仓库管理、运输路线规划等，以拓展其应用领域。
综上所述，细菌觅食优化算法在物流网络问题中具有较好的应用前景，将为我们实现物流网络的优化带来新的思路和方法
细菌觅食优化算法作为一种自适应、高效且不依赖复杂数学建模的物流网络优化方法，具有很大的应用潜力。
尽管存在局限性，如无法保证全局最优解和对初始解的敏感性，但通过合理选择初始解和调整算法参数，这些问题可以得到缓解。
未来的研究可以探索将细菌觅食优化算法与其他算法结合，以进一步提高求解效率和质量。
此外，将细菌觅食优化算法应用于其他物流相关问题也是一个发展方向，如仓库管理和运输路线
规划。
综上所述，细菌觅食优化算法将为物流网络优化带来新的思路和方法，有着广阔的应用前景。