基于云模型的CMA-ES算法研究與應(yīng)用.pdf_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、針對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中存在的各類(lèi)優(yōu)化問(wèn)題,各種優(yōu)化算法被相繼提出。一般地,優(yōu)化算法主要分為確定型算法和概率型算法。傳統(tǒng)的優(yōu)化算法根據(jù)目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)形式進(jìn)行極值求取,當(dāng)面對(duì)不連續(xù)、不可導(dǎo)的情形時(shí),確定型算法就顯得無(wú)能為力,具有很大的局限性。受自然界啟發(fā),基于各種自然機(jī)制的概率型算法成為優(yōu)化算法發(fā)展的主流,如基于物理機(jī)制的模擬退火算法(SA),基于群智能機(jī)制的蟻群優(yōu)化算法(ACO),基于進(jìn)化機(jī)制的進(jìn)化算法(EAs)等等。雖然,這些算法在一定程度上表

2、現(xiàn)出令人滿(mǎn)意的求解效果,但在某些問(wèn)題的求解上仍存在諸如收斂速度慢、搜索能力差、早熟收斂等常見(jiàn)問(wèn)題。目前,沒(méi)有哪一種算法能夠解決所有的優(yōu)化問(wèn)題,針對(duì)具體問(wèn)題的特點(diǎn),設(shè)計(jì)或改進(jìn)算法的運(yùn)行機(jī)制來(lái)解決不同類(lèi)型的問(wèn)題是非常有意義的工作。
  進(jìn)化算法作為一種概率型算法,已成為優(yōu)化算法研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。進(jìn)化策略作為進(jìn)化算法的重要分支之一,在解決連續(xù)實(shí)值優(yōu)化問(wèn)題方面性能優(yōu)越。特別地,協(xié)方差矩陣自適應(yīng)進(jìn)化策略(CMA-ES)具有不依賴(lài)種群大小,小種

3、群收斂快,大種群全局性能好等優(yōu)點(diǎn),在連續(xù)實(shí)值優(yōu)化領(lǐng)域備受關(guān)注。然而,在解決某些問(wèn)題時(shí),CMA-ES存在同其他進(jìn)化算法一樣的缺點(diǎn),如易于陷入局部而難以跳出、求解精度差等。
  云模型是一種有效的不確定性問(wèn)題處理工具,可以很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)不確定性問(wèn)題的建模與推理。進(jìn)化過(guò)程是一個(gè)充滿(mǎn)諸多不確定性的復(fù)雜過(guò)程,進(jìn)化過(guò)程中的許多概念和行為都具有不確定性。CMA-ES中的步長(zhǎng)控制過(guò)程遵循不確定性控制準(zhǔn)則,利用“進(jìn)化路徑”的歷史反饋信息,使得進(jìn)化具有

4、很高的效率,但其通過(guò)確定性的函數(shù)映射來(lái)實(shí)現(xiàn)步長(zhǎng)的控制過(guò)程,在一定程度上忽視了這種不確定性。針對(duì)此問(wèn)題,本文基于云模型在處理不確定性方面的優(yōu)良能力,對(duì)CMA-ES的步長(zhǎng)控制過(guò)程進(jìn)行改進(jìn),得到了一種基于云推理的改進(jìn)CMA-ES算法。首先,通過(guò)分析算法運(yùn)行過(guò)程,建立步長(zhǎng)控制的云推理模型;然后,采用云模型的不確定性推理方法實(shí)現(xiàn)對(duì)種群步長(zhǎng)的不確定性控制;最后,在63個(gè)常用的測(cè)試函數(shù)組成的測(cè)試集上進(jìn)行仿真測(cè)試實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明:改進(jìn)CMA-ES算法較基

5、本CMA-ES算法有著較強(qiáng)的全局尋優(yōu)能力,在提高求解成功率的同時(shí),進(jìn)一步提高了求解精度和收斂速度,并具有較好的尋優(yōu)穩(wěn)定性。
  支持向量機(jī)(SVM)模型參數(shù)的選擇對(duì)其性能具有很大影響。將改進(jìn)后的CMA-ES算法引入SVM的參數(shù)優(yōu)化中,得到一種基于改進(jìn)CMA-ES算法的SVM參數(shù)尋優(yōu)選取方法。通過(guò)對(duì)常用UCI數(shù)據(jù)集的訓(xùn)練與預(yù)測(cè),并與基于遺傳算法(GA)和粒子群算法(PSO)的方法對(duì)比,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:基于改進(jìn)CMA-ES算法參數(shù)尋優(yōu)后

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