專利名稱：一種基于Fisher奔離過程的演化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于遺傳優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于Fisher奔離過程的演化方法。
背景技術(shù)：
演化計算主要包括遺傳算法、演化策略、演化規(guī)劃和遺傳程序設(shè)計4個分支。它是基于自然界中不必明確地描述問題的全部特征，只需要根據(jù)自然法則來產(chǎn)生新的更好解的這種思想而發(fā)展起來的一種通用的問題求解方法。演化計算的主要應(yīng)用領(lǐng)域是解決優(yōu)化問題。而優(yōu)化問題，主要是指以下形式的問題給定一個函數(shù)，尋找一個元素使得對于所有A 中的(最小化)或者(最大化)。遺傳算法(Genetic Algorithm,簡稱GA)是目前應(yīng)用最為廣泛的演化計算方法；其在生產(chǎn)調(diào)度、自動控制、機(jī)器人學(xué)、圖象處理、人工生命、遺傳編碼和機(jī)器學(xué)習(xí)等方面均得到了廣泛的運用。盡管這種方法理論成熟、計算快速，但在求解優(yōu)化問題時，容易陷入早熟收斂，以至于求得的解是局部最優(yōu)解。在傳統(tǒng)的GA中，種群中的個體不區(qū)分雌雄性別，個體的演化只遵照自然選擇的規(guī)律，而單純的自然選擇是缺乏多樣性的，這也是造成早熟收斂的主要原因之一。而在自然界中，大多數(shù)哺乳動物(甚至植物)都有性別之分。有性繁殖被認(rèn)為是相對于無性繁殖更加高等的一種繁殖方式，因為有性繁殖能夠帶來更良好的種群多樣性，有更大的幾率產(chǎn)生優(yōu)秀的個體，使得種群朝著好的方向演化。在有性繁殖中，性選擇(Sexual Selection)起到了關(guān)鍵性作用。在達(dá)爾文的進(jìn)化論中，性選擇與自然選擇(Natural Selection)有著同等重要的地位。自然選擇保證了適應(yīng)環(huán)境的個體得以生存，使得個體的生存能力得到加強；性選擇保證了種群的多樣性，增加了產(chǎn)生更加優(yōu)秀的個體的幾率。而在性選擇理論中，F(xiàn)isher奔離過程(Fisher’ s runaway process)是一個重要的理論，它揭示了雌性和雄性在性選擇中的協(xié)同演化現(xiàn)象。正因為有了 Fisher奔離過程，雄性特征和雌性選擇偏好才得以進(jìn)化，而且這種進(jìn)化是一種正反饋進(jìn)化機(jī)制，因此進(jìn)化速度非?？欤淮送?，由于雌性的選擇偏好各不相同，從而給種群帶來了豐富的多樣性，可以從很大程度上遏制早熟收斂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種基于Fisher奔離過程的演化方法，能夠有效地抑制演化過程中的早熟收斂現(xiàn)象，進(jìn)而得到接近全局最優(yōu)的演化結(jié)果。一種基于Fisher奔離過程的演化方法，包括如下步驟(I)獲取種群；所述的種群中包含m個A性個體和n個B性個體，所述的A性個體具有一個染色體和一個偏好值，B性個體只具有一個染色體，m和n均為自然數(shù)且m < n ;根據(jù)染色體，求得每個個體的適應(yīng)值；所述的偏好值為初始化隨機(jī)值。(2)根據(jù)偏好值以及適應(yīng)值，依次使每個A性個體選擇一個B性個體進(jìn)行配對，從而組成m對父個體；使每對父個體根據(jù)遺傳算法進(jìn)行交叉變異,產(chǎn)生m對子個體；
(3)拋棄子個體對中適應(yīng)值較劣的個體，使子個體對中適應(yīng)值較優(yōu)的個體替換對應(yīng)的父個體對中適應(yīng)值較劣的個體，并繼承被替換的個體的性別；若被替換的個體為A性， 則替換的個體繼承被替換的個體的偏好值；(4)修正每個A性個體的偏好值，以使種群完成一次遺傳；(5)循環(huán)執(zhí)行步驟⑵至(4)，使種群完成k次遺傳后，輸出種群中適應(yīng)值最優(yōu)的個體，并提取該個體的染色體。k為最大遺傳次數(shù)。所述的適應(yīng)值的優(yōu)劣依據(jù)于適應(yīng)值的大?。徊煌瑧?yīng)用領(lǐng)域，適應(yīng)值越大(或越小) 適應(yīng)值越優(yōu)，適應(yīng)值越小(或越大)適應(yīng)值越劣。所述的步驟(2)中，A性個體根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)選擇B性個體進(jìn)行配對；
權(quán)利要求
1.一種基于Fisher奔離過程的演化方法，包括如下步驟(1)獲取種群；所述的種群中包含m個A性個體和n個B性個體，所述的A性個體具有一個染色體和一個偏好值，B性個體只具有一個染色體，m和n均為自然數(shù)且m < n ;根據(jù)染色體，求得每個個體的適應(yīng)值；(2)根據(jù)偏好值以及適應(yīng)值,依次使每個A性個體選擇一個B性個體進(jìn)行配對，從而組成m對父個體；使每對父個體根據(jù)遺傳算法進(jìn)行交叉變異,產(chǎn)生m對子個體；(3)拋棄子個體對中適應(yīng)值較劣的個體，使子個體對中適應(yīng)值較優(yōu)的個體替換對應(yīng)的父個體對中適應(yīng)值較劣的個體，并繼承被替換的個體的性別；若被替換的個體為A性，則替換的個體繼承被替換的個體的偏好值；(4)修正每個A性個體的偏好值，以使種群完成一次遺傳；(5)循環(huán)執(zhí)行步驟(2)至(4)，使種群完成k次遺傳后，輸出種群中適應(yīng)值最優(yōu)的個體， 并提取該個體的染色體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于Fisher奔離過程的演化方法，其特征在于所述的步驟(2)中，A性個體根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)選擇B性個體進(jìn)行配對；
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于Fisher奔離過程的演化方法，其特征在于所述的步驟(4)中，根據(jù)以下方程組修正A性個體的偏好值；
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于Fisher奔離過程的演化方法，包括(1)獲取初始化種群；(2)選擇配對；(3)遺傳交叉變異；(4)修正選擇偏好；(5)循環(huán)遺傳，輸出最優(yōu)個體。本發(fā)明根據(jù)Fisher奔離過程理論構(gòu)造了一個基于雙性別的演化方法，可以一定程度上有效地抑制早熟收斂現(xiàn)象，從而求得更加接近全局最優(yōu)解的結(jié)果；同時本發(fā)明還具有良好的通用性和魯棒性，可以與任何一種交叉、變異算子相結(jié)合，形成新的演化方法。
文檔編號G06N3/12GK102609767SQ20121000547
公開日2012年7月25日 申請日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者姚敏, 程然 申請人:浙江大學(xué)