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1、第期控制理论与应用1234,%24卷第55,!!年∀月#∃%&∋∃(&)∗∃∋+,%−,..(/#,&/∃%0−!!遗传算法综述’席裕庚柴天佑挥为民6上·,·,海交通大学自动化系上海∀777786东北大学自动化研究中心沈阳77789,,摘要遗传算法来源于进化论和群体遗传学是计算智能的重要组成部分正受到众多学4科的高度重视本文系统综述了遗传算法的发展历程,理论研究和应用研究,并进行了分析和评论4关键词9遗传算法::::遗传计算遗传编程遗传学习模拟进化算法遗传算法综述,本世纪五十年代中期创立了仿生学许多科学家从生物中寻求新的用于人造系统的灵感一些科学家分别
2、独立地从生物进化的机理中发展出适合于现实世界复杂问题优化的模,,,;<=>?5Α2=?;2Β>ΧΔ∃Ε?;<;Φ>?;2Β2>Β〔’幻ΓΧ55Χ>ΒΒ〔〕拟进化算法603≅∗38主要有)33≅<<等,555Β5Χ‘〕555Μ‘〕25Μ“Ο,5ΒΠ,创立的遗传算法∋ΗΙϑ仁和0ΗΚΛ3等创立的进化策略以及Νϑ32Κ>ΠΜ,〕,Χ>Π5Χ【Ρ〕,>Χ55巨!〕Θ3Η等创立的进化规划同时代有一些生物学家ΝΓ;33;等做了生物系统进化的计算机仿真,很遗憾他们没有引入到人工系统4遗传算法、进化策略及进化规划均来,,、,应源于达尔文的进化论但三者侧重的进化层次不同其中遗传算法的研究最
3、为深入持久用面也最广4∀遗传算法的历史回顾,,Β从六十年代开始密切根大学教授)233>≅开始研究自然和人工系统的自适应行为在这些研究中,他试图发展一种用于创造通用程序和机器的理论4通用程序和机器具有适应任意环境的能力,他意识到用群体方法搜索以及选择、交换等等操作策略的重要性4ΜΣ在六十,,而年代中期至七十年代末期基于语言智能和逻辑一数学智能的传统人工智能十分兴盛基子自然进化的思想则遭到怀疑和反对,)233>Β≅及其数位博士生仍坚持了这一方向的研究4。〕“”,Γ>ϑ35尸发明遗传算法一词并发表了第一篇有关遗传算法应用的论文在他开创性的博士,、、、、,论文中采用双倍体编码发展
4、了与目前类似的复制交换突变显性倒位等基因操作他还敏锐地察觉到防止早熟收敛的机理,并发展了自组织遗传算法的概念4与此同时,∋2Π5ΒΤ‘,Ι5Χ沙〕在他的博士论文中进行了单细胞生物群体的计算机仿真研究对以后函数优化的研,4,∀#>Α;ΥΥΗ;2Μ〕!ς7究颇有启发并发展了自适应交换策略年研究了基于遗传算法的子程序,,,,选择和模式识别问题在模式识别问题上采用整数编码检索空间很大他提出了以预选择,4,同年Κ5;ΒΙ5Χ〕策略保证群体多样性对遗传算法参数进行中心控制的方法扩研究了生物体的计算机仿真,他的贡献在于提出运用多层遗传算法来进行遗传算法的参数自优化4!Ρ,,4,至
5、!ς年)233>Β≅提出了重要的模式理论建议采用二进制编码与前面几位博士不同,)233>Β≅首次采用二进制编码来研究函数优化问题并指出了运用ΩΧ>Δ码的一些优Ξ国家自然科学基金及上海市自然科学基金资助项目4本文于!!Ψ年Ψ月∀!日收到4!!年Ζ月Ψ日收到修改稿4!Ρ控制理论与应用卷,4,点他研究了从生物系统引伸出的各种不同的选择和配对策略!ς∀年ΝΧ>Β?Φ川〕的博士论,,文中研究了许多新的问题如基因非线性6异位显性8现象基因迁移操作及多点交换操作,Β,等由于没有设计出诸如Ω,一≅5Υ5.?;2郎〕之类合适的非线性优化问题实验结果并不具备说服力4,)233>Β≅
6、的模式理论也渐趋成熟,但在编码策略上出现了至今仍执争论的这一年二派,一派,根据模式定理建议用尽量少的符号编码一派以数值优化计算的方便和精度为准,,采用一个基因一个参数的方法并把相应的基因操作改造成适合实数操作的形式,4Γ2ΠΚ2Χ?ΗΦ。。和Φ5;ϑ35ΧΜ〕是后者的开创者!ςΨ年竖立了遗传算法发展史上的两块里程,2>ΒΜ∀〕”>>?2ΒΒ>?=Χ5>ΒΧ?;5>Π?5”,碑一是)33≅出版了经典著作,≅Ε?;;%≅,Λ;;30Δ<该书是,,作者十几年间许多思想及其实现的结晶详细阐述了遗传算法的理论并为其奠定了数学,基础发展了一整套模拟生物自适应系统的理论:二是−5[2
7、Βϑ完成了具有指导意义的博士Μ”〕”ΒΒ>ΠΠ255>Α2Χ2>>ΠΠ25Β5?5>Α5Π?5∴,论文,,3Δ;Λ?ΗΓΗ;Λ#3ΛΩ;,≅Ε?;0Δ<他深入领会,,了模式定理并做了大量严格的计算实验2Βϑ五给出了明确的结论落还建立了著名的25[,,,函数测试平台定义了性能评价标准并以函数优化为例对遗传算法的六种方案的性能及机,理进行了详细实验和分析他的工作成为后继者的范例并为以后的广泛应用奠定了坚实的基础4为克服−5[2Βϑ的轮盘赌8选择操作6本文以后把选择操作统称为基因复制6随机,4操作8中的随机误差ΓΧ;Β≅
