求解复杂约束问题的基因表达式编程文法模型

基因表达式编程GEP是进化计算算法家族的新成员.GEP富有特色的个体编码能很方便地表达和解决一批NP问题. 但基本GEP难以表达和求解复杂约束. 主要工作包括:(1) 提出了GEP的上下文无关文法模型gepGram; (2) 从理论上证明了gepGram的表达能力和含单个非终结符的上下文无关文法相同; (3) 给出了gepGram文法可描述约束问题的GEP求解算法, 算法与基因长度具有线性伸缩性; (4) 实验证明了本文提出算法具有较高的效率,当基因长度为106时,解码仅需0.4 s.     

应用于蛋白质折叠模拟的三种新蒙特卡罗方法的比较

新蒙特卡罗方法是一类随机算法的统称．这类算法已被应用于蛋白质折叠的模拟计算，并取得了较好的结果．该文将并行回火与遗传算法的混合算法、群体模拟退火方法以及群体模拟退火方法与遗传算法的混合算法这3种改进的蒙特卡罗方法应用到蛋白质折叠模拟计算，并就二维网格模型比较了这3种方法搜索最小能量构象的能力以及计算了得到最小能量构象所花费的时间．计算机模拟计算的结果表明，3种方法对于短序列蛋白质折叠结构的预测都较为有效，而群体模拟退火方法与遗传算法的混合算法则比其它两种算法所花费的计算时间要少，也就更为有效．     

可重复自然数编码遗传算法的最优群体规模

研究了可重复自然数编码遗传算法的最优群体规模，证明了最优群体规模存在性，并给出了最优群体规模的一个下限值．本文对研究自然数编码遗传算法具有一定的意义．     

基于模拟退火的基因改进型GEP算法

基因表达式编程具有强大的函数挖掘能力,有助于在实验数据上提炼数学模型、揭示事物本质规律.尽管标准GEP算法通过改进遗传操作在一定程度上克服了早熟现象,但在解决实际问题中仍常表现出算法的不稳定;此外,标准GEP算法挖掘出的函数表达式往往冗长,可解释性差.针对这些问题本文做了如下工作:(1)对标准GEP算法的基因进行了新的定义,改进了标准GEP算法的基因构成,提高了GEP算法的通用性;(2)将模拟退火引入到标准GEP算法的选择算子中,提出了基于模拟退火的基因改进型基因表达式编程算法(RG-GEP-SA);(3)实验表明,RG-GEPSA算法比标准GEP算法具有更高的稳定性,RG-GEPSA算法比标准GEP算法成功率提高了11%,挖掘出的函数表达式更具有可解释性.     

一种基于小生境算法的免疫基因表达式编程

针对基因表达式程序设计GEP、免疫基因表达式IGEP改进算法收敛速度慢、易陷入局部最优等缺陷,提出把小生境技术用到IGEP中.不管是GEP还是IGEP,当陷入局部最优值时,依靠基本迭代很难跳出该值.为此,使用小生境技术处理局部最优值,并且把找到的局部最优值用来更新免疫记忆库,再用免疫算法选择种群,能避免再次陷入记忆库中的局部最优值.通过仿真实例,结果表明该方法在防止算法早熟上起到良好的作用,并且比一些改进GEP的算法更加优秀.     

基于动态群体的聚集演化求解多峰函数优化问题

指出了现有的演化算法框架都是群体固定的演化迭代过程，对求解多峰函数优化问题时由于无法事先得知峰值点的个数而很难确定合适的群体大小，影响了算法的效率，提出了一种群体动态可调的演化方式，使得初始群体大小可任意指定，在演化过程中通过聚集和按比例引入新个体两个过程而动态变化。实验表明，该算法能尽可能多地定位峰值点。     

改善微粒群算法多样性的多子群动态聚合

针对微粒群算法的群体多样性问题,将无标度网络形成过程中的择优连接机制引入微粒群算法的群体构造过程中,提出了一种多子群动态聚合的微粒群算法．依据算法搜索的状态,当某个子群面临搜索困境时,择优选择优秀子群建立连接,随着搜索的不断推进,微粒群体由多个独立的子群逐步聚合为一个类无标度群体网络．通过仿真实验发现,该算法通过调整微粒的邻域规模和连接方式平衡了算法的勘探和开发的能力,获得了较好的收敛性能．     

基于基因表达式编程的股票指数时间序列分析

基因表达式编程（GEP）是遗传算法研究的新分支．针对股票对象的特点,提出了适应股票规律的GEP—STOCK模型,包括n时段—STOCK—GENE,STOCK—fitness以及STOCK-GEP算法,并以上海证券交易指数时间序列数据为对象做了实验．进行了误差和指数涨跌分析．实验结果表明GEP—STOCK模型预测精度较高,20d的平均绝对误差为11．08,平均相对误差为0．64％．从涨跌情况预测来看,模型对6d后指数的涨跌判断,正确率高于80％以上．     

稀疏规则网格中带反馈机制的SIS模型

基于群体稀疏分布的二维规则网格,提出了一个考虑群体自身的反馈机制、群体密度和群体流动的SIS模型。研究表明:反馈机制对系统的稳态感染比例有较大影响,但对传播阈值没有影响;在传播效率固定的前提下,群体密度越大,系统的稳态感染比例也越大,而且群体密度存在一个阈值,只有当群体密度大于该阈值时,疾病才能在群体中持续稳定地传播。另外,在群体密度不太大时,群体流动时的稳态感染比例要高于群体静止时的稳态感染比例,这说明群体流动更有利于疾病的传播。     

一种求解非线性函数优化问题的混合遗传算法

结合单纯形法的混合遗传算法是将单纯形操作替代原来的交叉算子,并采用最优群体保留策略,算法可以很小的群体规模实现兼顾全局搜索和局部搜索的均衡搜索,大幅度提高搜索精度和效率,算法不需要梯度信息,不需进行编码操作,非常适合求解非线性函数优化问题。     

基于基因表达式编程的人口预测模型

提出一种基于基因表达式编程算法(GEP)的人口预测新方法,并将该方法应用于东莞市人口预测实例问题研究。实验结果表明:由于基因表达式编程算法采用基因型与表现型相统一的编码方式、高效的遗传算子以及全局搜索的寻优方式,基于GEP算法的人口预测模型能够在样本少的情况下给出相对准确的预测结果。其验证数据的预测绝对值平均误差为0.96%,与灰色系统GM(1,1)预测模型及径向基人工神经网络预测模型相比,预测精度分别提高了18.34%、30.54%。GEP人口预测模型能够更好地挖掘人口发展的复杂非线性模式,有效防止过度拟合现象的发生,提供更为准确、合理的拟合及预测结果。     

基于基因表达式编程的终端区飞机优化排序模型设计

终端区飞机排序是空中交通流量管制部门关注的热点问题,通过研究基因表达式编程在终端区飞机排序中的应用,设计了可回溯基因表达式编程的优化排序算法。该算法在染色体进化时使用改进的操作算子——最大区间约束倒置操作符,解决进化中出现的无效解和无用解问题;在种群繁衍时采用了回溯进化技术,为较优种群更好地保存,对回溯栈的操作改进为不...     

改进基因表达式编程算法及其应用研究

基因表达式编程是一种新型的自适应演化算法,它是在继承和发展遗传算法和遗传编程优点的基础上发展起来的知识发现新技术．笔者介绍了GEP的发展现状与关键技术,设计了逆淘汰策略和无树解码方式的改进方案,旨在维持种群多样性和提高算法效率,最后将改进方法应用与一元和多元函数挖掘的实验,得到准确度和拟合度良好的函数模型,收到了满意的效果．     

自适应基因表达式程序设计研究及应用

针对基因表达式程序设计(GEP)是基于基因型和表现型的新型遗传算法,它综合了遗传算法(GA)和遗传程序设计(GP)的优点,但在解决具体问题时有收敛速度较慢、易陷入局部最优和拟合度不高等缺陷,提出一种自适应基因表达式程序设计算法(AGEP),它将差分突变搜索、混沌重组和变异操作、灾变算子运用于GEP中;最后将其应用于实例中,并将其所得结果与传统的基因表达式程序设计结果进行比较。研究结果表明:该算法不仅提高了算法的精度和收敛速度,而且有效地克服了不成熟收敛,理论证明该算法全局收敛;改进的基因表达式程序设计性能良好。     

干旱对鄱阳湖流域植被生态系统GEP的影响

总生态系统生产力GEP(gross ecosystem productivity),是生态系统固定的碳总量,作为碳循环研究的重要组成部分,有着不可估量的生态价值和极为重要的人文社会意义.在全球气候变暖背景下,干旱对陆地生态系统GEP造成了一定影响.该文以鄱阳湖流域为研究区,利用生态耦合模型估算2000—2016年间每月GEP,计算干旱指数SPI( standard precipitation index)探究干旱在时间和空间分布上对GEP的影响.通过对模型模拟的GEP与MODIS的GEP产品进行对比分析,发现两者具有较好的相关性,且在GEP低值区间两者表现几乎完全一致.研究结果表明,干旱对鄱阳湖流域植被生态系统GEP存在抑制效应,随着干旱程度的加剧,GEP显著减少;两者不仅在时间上存在一致协同变化趋势,在空间分布上也表现出强烈的一致性.通过该研究,有助于管理部门了解干旱对GEP产生影响的作用机制,为流域生态环境保护提供科学支撑.     

基于基因表达式编程优化PID调节器参数

 应用基因表达式编程（GEP）优化PID调解器参数,提出了基于GEP的PID参数优化策略和适应度函数的设计方法;提出了基于GEP的PID参数优化的GEP-PID算法。实验表明,与Ziegler-Nichols(ZN)法相比,该算法使系统阶跃响应的超调量下降了65.45%,上升时间和调整时间分别缩短了38.5%和61.5％。     

基于Kriging的多重GEP演化建模趋势分析圈定区域化探异常研究

化探异常是找矿的重要依据.传统地质统计方法具有无偏、最优等特点,但要求数据呈正态分布,而实际应用往往不符合统计假设;近年来分形理论被大量应用于地球化学异常确定,但存在需要平滑处理数据、不适合含特高品位值等问题;采用随机模拟进行空间分析往往忽视了数据空间分布的结构性特征.本研究利用基因表达式编程(Gene Expression Programming,GEP)在复杂数据建模方面的优势,提出GEP演化建模与空间结构分析有效结合的研究思路,通过克立格选择邻域样品,增强数据空间局部结构信息,采用GEP进行空间趋势分析,并利用多重演化建模技术修正趋势面模型.在云南个旧锡铜多金属矿床的应用实例表明,该研究充分利用了局部空间结构信息,强化局部区域的估值结果,提高建模精度,为有效圈定致矿异常提供新的解决途径.     

动态环境下基于可变记忆的进化算法

常规基于记忆的进化算法在动态环境中往往达不到期望的效果,这主要是由于记忆体大小的限制.为此提出了动态环境下基于可变记忆的进化算法(IMEEA),其核心思想是算法中拥有两个种群,即搜索种群和记忆种群,同时采用过度变异策略来增加种群的多样性.算法中的两个种群有最小和最大的允许长度,并且种群的大小根据进化过程的进行而不断变化...