免疫记忆克隆算法在数值与组合优化中的应用

0 下载量 41 浏览量 更新于2024-07-15 收藏 807KB PDF 举报
"本文介绍了一种名为免疫记忆克隆算法(IMCA)的新颖人工免疫算法,该算法受到克隆选择理论和免疫网络模型的启发,适用于数值和组合优化问题。IMCA包括两种版本:自适应免疫记忆克隆算法(AIMCA)和免疫记忆克隆策略(IMCS)。算法的核心是克隆选择操作符,它能够结合全局搜索和局部搜索,提高搜索效率。此外,IMCA根据抗体-抗体和抗体-抗原的亲和力来自适应地调整存储单元的大小和抗体群体,有助于保持种群多样性并防止过早收敛。在实验部分,IMCA被应用于18个不同维度的多维函数以及旅行商问题和背包问题(KPs)等组合优化问题,显示出了较高的收敛速度和优秀的性能。理论分析表明,IMCA具有概率1的收敛性。该研究由高等教育出版社和施普林格出版社出版。" 本文详细探讨了人工免疫系统在优化问题中的应用,特别是提出了一种新的优化算法——免疫记忆克隆算法(IMCA)。IMCA借鉴了生物免疫系统的机制,特别是克隆选择理论,以解决数值优化和组合优化问题。在IMCA中,克隆操作符是一个关键元素,它允许算法在全局和局部搜索之间进行有效的平衡,以找到最优解。算法的两个变体——AIMCA和IMCS,分别通过动态调整抗体的突变率和存储单元大小,以及同时演化抗体种群和存储单元来提升性能。 AIMCA的创新之处在于,每个抗体的突变率和存储单元大小是动态调整的,这使得算法能够适应不断变化的搜索环境,提高搜索效率。另一方面,IMCS则关注抗体种群和记忆单元的整体进化,确保搜索过程的全面性和深度。 在实验验证阶段,IMCA被应用于一系列多维函数优化问题,覆盖了广泛的维度范围,以及经典的组合优化问题如旅行商问题和背包问题。实验结果显示,IMCA在收敛速度上表现出色,而且能够在保持种群多样性的同时有效防止过早收敛,这对于避免陷入局部最优至关重要。 此外,IMCA的理论分析表明,算法具有概率1的收敛性,这意味着在理论上,IMCA有保证地能找到问题的最优解或接近最优解的解决方案。这一特性使得IMCA在实际应用中更具吸引力。 IMCA是一种高效且适应性强的优化算法,它的设计灵感来源于生物学的免疫系统,通过模拟自然免疫机制来解决复杂优化问题。其在实验中的优秀表现和理论上的收敛性保证,证明了IMCA在数值和组合优化领域的潜在价值。