基于杂交链式反应的0-1整数规划问题计算模型

杂交链式反应因具有DNA链的设计简单且无酶等优点,现已广泛应用于核酸、蛋白质检测,生物传感器等领域.本文将0-1整数规划问题的解空间映射为二叉树,问题的解被映射为该二叉树从根节点至叶的有向路.发夹结构的DNA链被褪火在二维DNA折纸基底的订书钉链上,表示该二叉树.随后加入启动链诱发杂交链式反应,生成所有的路.根据0-1整数规划问题的约束条件设计探针,逐步搜索满足约束条件的路,得到所求0-1整数规划问题的最优解.模型的优点是编码简单,减少了搜索过程中的人工干预,可靠性高.     

面向制造的特征设计和工序图形的自动生成

提出了特征节点和工艺间模型的概念,对模型特征树进行分析,实现特征节点到工艺间模型的映射,利用特征回退技术直接得到部分工序的工序图形.归纳了特征设计中面向制造的设计约束,扩充和细化模型特征树,使其包括可以映射到相应的工艺间模型所必须的特征节点,可生成所有的工序图形.该方法适用于所有类型的零件和装配体.在Pro/E上二次开发了工序图自动生成系统,并用该系统生成了某非轴类零件和某子装配的工序图形.     

DNA折纸术在0-1整数规划问题中的应用

DNA折纸术是自组装在纳米技术方面的应用,具有构造几乎任何复杂二维纳米级图形的能力。文中将DNA折纸术应用于求解0-1整数规划问题,构造约束条件中变量的特殊DNA链,使其与初始数据池中的DNA链发生杂交反应形成二级结构。根据反应后DNA链长度不同的特点,用凝胶电泳操作分离出不满足条件的DNA链,从而得到问题的解。与以往的DNA计算模型相比,该模型的并行性得到了大幅度的提高,通过逐步缩小解空间,减少了实验操作的复杂度,可以解决变量更多、更为复杂的0-1规划问题。     

一种低时延虚拟网络功能映射及调度优化算法

针对传统虚拟网络功能映射及调度服务时间长、不稳定的问题，提出了一种新的虚拟网络功能映射及调度优化算法。以虚拟网络功能链路传输时延与实例化时延整体最小化为目标，建立虚拟网络功能映射及调度模型，通过设计一种低时延映射及调度算法(GABL),根据虚拟网络功能与虚拟机之间的映射集合，优化虚拟网络功能映射节点的选择问题及调度顺序问题，求解出最短时间的网络功能虚拟化映射及调度方案。GABL算法采用两段式初始化技术，将虚拟网络功能和虚拟机分别进行初始化，提高初始解的质量；利用具有锦标赛策略的人工蜂群算法对问题进行求解，保留优秀基因与种群多样性，避免陷入局部最优；采用局部搜索算法在可行解附近进行寻优，加快求最优解的速度。仿真实验结果表明：GABL算法具有稳定性强、收敛性快等特点，能够有效降低虚拟网络功能映射及调度服务时间；与GATS算法相比，GABL算法的服务完成时间减少了15%。     

应用最小费用流求解活动网络时间-费用模型

提出了利用最小费用流原理求解时间-费用优化模型的方法.应用对偶理论将费用-优化模型转换为适用于状态算法求解的最小费用流问题,采用互补松弛定理和状态算法推出了由对偶问题最优解求出原问题最优解的等式,以一个实例说明了利用上述方法求解时间-费用优化模型最优解的步骤.所提出的求解时间-费用优化模型的算法,提高了求解问题的效率,可用于大型工程网络的费用优化.     

基于子集模拟的建设工程项目多资源均衡优化算法

为高效、稳定地求解建设工程项目管理过程中的多资源均衡问题,提出一种基于子集模拟的优化算法.多资源均衡问题中,如直接采用工序计划开始时间作为决策变量,在优化算法的实现时易违反工序间的逻辑关系.为避免该问题,本文采用工序计划开始时间的间隔率变量表示(在二者的映射中考虑工序间的逻辑关系),并据此建立间隔率变量表示的建设工程项目多资源均衡优化模型,以简化基于子集模拟的优化算法的操作流程.通过算例验证,与目前应用较广的遗传算法相比,本文提出的优化算法在最优解的获取稳定性上有较大改进.     

城市配送末端节点布局双层规划模型及算法

在对上海城市配送末端节点现状调查分析的基础上建立了城市配送末端节点布局双层规划模型,其中,上层规划模型从规划者的角度使整个系统最优,下层规划模型从客户的角度综合考虑末端节点到客户距离、末端节点的服务价格和服务质量等3个方面主要因素使客户系统最优.利用反应函数设计了启发式求解算法.将上海徐家汇街道作为研究区域进行实例分析,结果表明:模型及算法能解决城市配送末端节点布局问题.     

激光脉冲放大器增益通量的同伦解法

研究了一个激光脉冲放大器增益通量的模型.利用同伦映射方法,首先对原模型系统作了规范整理,然后引入一个同伦映射.再利用映射的性质,引进一个人工参数,将求解非线性问题转化为求解一系列线性问题.再逐次地求出对应的线性问题的解,最后得到了原模型解的近似展开式.并且对近似解作了精度的比较,说明了用同伦映射方法得到的近似解具有较高的近似度.同时可以看出,同伦映射方法不同于一般的数值计算方法,它是一个解析的方法.因此通过同伦映射解,还可以对它继续进行解析运算,从而还可以进行微分和积分运算去得到与激光脉冲放大器增益通量相关的其他物理量的性态.     

基于基因位迭代映射的无线传感器网络能量优化分簇算法

摘要：针对无线传感器网络的节点能量利用率和网络寿命问题,引入一种基因位迭代映射思维进行改进,并构造新的无线传感器网络能量优化分簇方案生成方法,在此基础上提出了基于基因位迭代映射的无线传感器网络能量优化分簇算法。该算法将无线传感器网络节点路由能耗优化问题转化为网络系统簇内节点最优能耗进化激励的解空间最优解搜索问题,然后利用基因位长度自适应编码和迭代映射的进化算法进行候选解搜索,最后输出具有最优能耗的节点通信路径和簇头的下级跳节点。实验结果表明,该算法高效可行,能量均衡和优化能力较好,有效的降低了节点的能耗,延长了网络生命周期。     

基于模拟植物生长算法的构造通讯网络Steiner最优树方法

通讯网络作为现代社会信息系统不可或缺的重要枢纽,其设计问题直接影响总消耗成本的高低.本文提出了基于模拟植物生长算法求解通信网络设计问题的新方法.对于给定原始通讯节点的通讯网络,利用模拟植物生长算法来构造网络的Steiner最优树使得网络总布线耗费达到最小.通过对实例计算,结果表明,本算法不仅可获得问题的最优解,计算所需时间也有减少,明显优于其他方法.     

树型网格下独立任务的实用调度算法

讨论在节点计算能力和网络通信速度异构的树型网格下独立任务的调度问题。与最小化任务总执行时间不同（该问题被证明是NP难题[1]）,本文修正[2]中为树型网格平台任务调度问题建立的整数线性规划模型,针对多层树通过线性规划模型求解最优任务分配数的时间复杂性大（ ）的问题,引入推拉方法,将多层树线性规划求解归结为单层树求解,复杂性降低为 ,其中 ,m为树的层数, 为第j层中节点的数目最多的节点的子节点数。基于求出的近似最优任务分配数,提出一个静态分布式的启发式任务调度算法。分析和实验表明,在异构的树型网格下做大量的独立任务调度时,算法性能优于同类算法。 关键词: 任务调度; 网格计算; 线性规划; 最优任务分配; 分布式任务调度算法;     

多纤芯弹性光网络中虚拟网络映射模型及算法

为解决多纤芯弹性光网络虚拟化中的虚拟结点映射、链路映射和频谱分配问题,首先建立了一个以最小化占用的频谱数及最小化最大占用频隙号为目标的全局约束优化模型.其次,设计了具有高效的交叉、变异及不可行解可行化算子的全局优化遗传算法,以有效求解该模型得到最优的虚拟节点、链路映射方案.最后,为验证算法的有效性进行了不同的仿真实验.结果表明,所设计的算法能够有效地减小网络中占用的频谱数和最大占用频隙号.     

基于微粒群模型的无线传感器网络节点部署

提出了一种新的基于微粒群模型节点部署优化算法.该算法根据节点的位置信息建立节点部署优化模型,利用微粒群算法求解该优化模型,优化过程中的最优解作为节点的最终配置位置.仿真结果表明该算法有效的改善了网络的覆盖率.     

应用知识进化原理求解背包问题的算法研究

以知识进化论哲学思想为基础,提出一种应用知识进化原理求解背包问题的算法(简称为KP-KEA),利用Banach压缩映射原理证明了算法的全局收敛性.该算法使用传承算子来传承知识库中的优秀知识个体,利用创新算子来产生新知识个体,利用更新算子来更新知识库,在它们的共同作用下实现知识的进化,最后从知识库的最优知识个体中获取背包问题的最优解.实例表明,该算法在求解背包问题时取得了良好的效果,其收敛速度和最优解的质量均优于常用的遗传算法.该算法同样适用于其他约束优化问题的求解.     

基于物理干扰模型的分布式传输调度算法

传统上对无线多跳网络中传输调度问题的研究是基于协议干扰模型的。该模型对问题的分析比较简单,通常会使调度算法的性能较差。该文提出了一种基于物理干扰模型的分布式调度算法来提高网络吞吐量。物理干扰模型反映了接收节点的信干噪比(SINR),是对现实场景中干扰的一种更精确的抽象。该文将传输调度问题建模为整数线性规划(ILP)问题,然后将其松弛为一般的线性规划(LP)问题,提出一种分布式算法来求解LP问题的最优解,进而计算传输调度问题的最优解。在该分布式算法中,每个节点只需要本地的信道信息便可以计算出最优的传输概率,从而实现最优调度。仿真结果表明:该算法可以很快收敛到最优解,并且吞吐量性能与中心式算法接近。     

一种基于DNA自组装模型求解最大团问题的算法

基于tiles理论模型和已有DNA自组装模型,结合最大团问题给出基于DNA自组装模型的算法设计,得到具体设计初始分子、规则分子和检测分子所需的DAE块种类.在此基础上采用荧光标记和凝胶电泳生物操作提出了一种求解最大团问题算法.该算法设计tiles的种类为Θ(n2+|E|),其生物操作复杂性为Θ(1).此算法降低了实验的复杂度,而且保证了实验的易操作性和结果的准确性。     

基于自适应变异二进制粒子群算法的WSN区域覆盖问题研究

为最大限度休眠冗余节点,减少无线传感器网络节点能耗,保证网络覆盖率,提出了一种基于自适应变异二进制粒子群的WSN区域覆盖控制算法(BPSO-G)。将二进制粒子群算法(BPSO)应用到WSN区域覆盖优化问题求解上,并针对BPSO算法不能收敛于全局最优解的缺点,利用自适应变异策略,将节点最优位置以一定的概率进行动态变换,该变换有助于粒子跳出局部最优解,提高搜索新解能力,有效防止算法早熟。仿真结果表明:改进算法收敛速度很快,其连续最优解接近于全局最优解,WSN冗余节点能够最大限度进入休眠状态,且当监测区域面积一定、节点感知半径相同时,其活动节点数基本不随总节点数的增加而增加,始终保持在一定区间内。     

非线性随机规划问题最优值与最优解的可测性

利用对偶理论与可测集值映射理论等,本文首次证明了一般非线性随机规划问题最优值和最优解的可测性,从而为研究它们的概率分布、矩等分布问题以及一般随机规划问题的实际求解奠定了理论基础.     

MIMO双向中继信道能量效率优化算法

研究了多输入多输出(multiple input multple output,MIMO)双向中继信道的能量效率优化问题。首先考虑无功率约束下的能量效率优化问题,采用嵌套优化方法得到最优的功率分配。然后求解有功率约束时的能量效率优化问题,如果无功率约束时的最优解在最大功率约束内,则该最优解为有功率约束时的最优解;否则通过确定一部分节点的最优发射功率,减小剩下节点的发射功率的优化区间来求解该问题。仿真结果验证了所提优化算法的有效性。     

多层异构蜂窝网络中一种快速最优资源分配算法

利用最大化系统下行链路总容量问题模型中隐含的单调结构,将由于干扰存在使得构建的最优资源分配为非线性非凸的问题转换为单调优化问题,提出了一种改进的Polyblock外逼近法对其进行求解.该算法针对Polyblock外逼近法在求解过程中顶点值的个数呈指数倍增长,导致计算量较大、收敛速度较慢等缺陷,改用分枝定界法划分可行域区域,并以最大利益优先的方式进行节点扩展和搜索,边分枝边剪除不符合条件的枝,使可行域范围越来越小,最终逼近最优解.实验结果表明:改进算法提高了收敛速度和逼近最优解的效果.