熱動(dòng)力學(xué)演化算法tdea及其進(jìn)展(編輯修改稿)
2025-06-15 03:20 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 最小 熱動(dòng)力學(xué)算法框架 兩個(gè)最關(guān)鍵問(wèn)題 ?如何定義熵 —— 度量種群多樣性 –基因熵（ Mori, 1995） –網(wǎng)格熵（胡婷 , 2021） –等級(jí)熵（應(yīng)偉勤， 2021） ?如何設(shè)計(jì)熱力學(xué)替換規(guī)則 —— 種群自由能下降 –貪婪熱力學(xué)替換規(guī)則（ Mori, 1995） –分量熱力學(xué)替換規(guī)則（應(yīng)偉勤， 2021） 種群的基因熵 ? Mori在實(shí)現(xiàn) TDGA時(shí)采用基因熵來(lái)度量種群的基因多樣性，基因熵等于種群每個(gè)基因座上的信息熵的合計(jì)值 –優(yōu)點(diǎn)：很直觀，易于實(shí)現(xiàn) –缺點(diǎn)：只適用于離散編碼；在個(gè)體編碼較長(zhǎng)時(shí)計(jì)算開銷極大，這將會(huì)降低 TDGA的計(jì)算效率 … … 0 … … 1 … … 0 … 1 2 … j … L X1 X2 XN 120 l o g ( )iij innHNN????1() LtjjH P H?? ?種群的網(wǎng)格熵 ? 由于基因熵?zé)o法應(yīng)用于實(shí)數(shù)編碼，胡婷提出了一種網(wǎng)格熵，將定義域劃分為若干網(wǎng)格，計(jì)算個(gè)體在網(wǎng)格中分布的信息熵 x1 x2 G1 G2 GM … … … 1l o gM iiiH NNnn????種群的等級(jí)熵 ? 活躍窗口 wt ：記錄了到第 t代為止搜索過(guò)程已達(dá)個(gè)體的適應(yīng)度范圍 ? 在對(duì)活躍窗口劃分等級(jí)時(shí) ,遵循了適應(yīng)值區(qū)域越優(yōu)分級(jí)越精細(xì)的原則 3 2 1 0 1 2 3 4x 1 0405101520F i t n e s sRank… 0 … … … 1 … … 0 … 編碼空間 目標(biāo)空間 活躍窗口 f(.) 等級(jí)劃分示意圖 ……? 等級(jí)熵度量種群中個(gè)體在適應(yīng)值空間的分散程度 –當(dāng) Pt中所有個(gè)體全部落入同一等級(jí)時(shí)等級(jí)熵 H(wt,Pt)取最小值 0,當(dāng) Pt中落入各等級(jí)的個(gè)體數(shù)都相等時(shí),H(wt,Pt)達(dá)到最大值 1. –等級(jí)熵的優(yōu)點(diǎn)：不再依賴個(gè)體的編碼長(zhǎng)度，計(jì)算成本較低 熱力學(xué)替換規(guī)則 從父代種群 Pt = (X1,X2,…, XN)的 N個(gè)個(gè)體與產(chǎn)生的 M個(gè)子代種群 Ot=(XN+1,XN+2,…, XN+M)，共 N+M個(gè)體中挑選出 N個(gè)個(gè)體組成下一代種群 P(E)t+1,使其具有的自由能 F(Tt,P(E)t+1)最小 種 群 自 由 能冷 卻 進(jìn) 度 表 ( 溫 度 )初 始 化 群 體父 個(gè) 體 選 擇 規(guī) 則新 個(gè) 體產(chǎn) 生 裝 置熱 力 學(xué) 替 換 規(guī) 則逼 近 性 度
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