一种新的混沌免疫遗传算法

关 键 词 ：遗传算法 ；混沌 ；免疫算法
中 图 分 类 号 ：Ｔ ｏ． Ｐ３１６
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１７ —０ １ ２０ ）０ —０５—０ ６１ ５７（０６ ３ ０３ ３
ｌ 前 言 遗 传算 法 ＧＡ是 一类 基于 自然 选择 和遗 传学原 理 的有 效概 率搜 索算 法 ，它通 过模 拟生 物进 化来进
行 搜索 和优 化 ，在搜 索过 程 中 自动 获取 和积 累有 关 搜 索空 间 的知识 ，并 自适 应地 控制 搜索 过程 以求 得 问题 的最 优解 。遗传 算法 具有 良好 的 全局搜 索能 力 和易 于实 现等优 点 ，但也 具有 收敛 速度 缓慢 ，局 部 搜索 能力 差和 容易早 熟 收敛 等不 足 ，特 别 是解决 连 续可 微复 杂多 峰 函数 的优 化 问题 时 ，常常 不能 得到 满意解 。扩大种 群 规模 和改进 遗传 算 法可 以提 高局 部搜 索能 力 ，但 会 使算 法运 行效 率降 低 。免疫 进化 算法 是借 鉴生命 科 学 中免疫 概念 和理论 而 发展 起来 的一 种新 兴算 法 。该算 法具 有抗 原 自动辨 识 、特 征 抽取 、抗 体多 样化 、分 布式 检测 、学 习 和记忆 、 自 我 规划 等特 征 。是 智 能计算 应用 中具 有 巨大潜 力 的 并 行分 布式 自适应 系统 。近 年来 出现 的免疫遗 传算 法 能有效 的保持种 群 的多样 性 ，较好 的消除 不成 熟 收敛及振 荡 现象 ，在很 多 领 域 得 到 了广 泛 的应 用 。 文献提 出 了一种 用 系统知识 提 取疫苗 并 对进化 过 程 进 行接种 的免疫 遗 传 算 法 ，可 充 分 利 用 系 统 信 息 ， 但 却没 有考 虑到 种 群 的 多样 性 对 进 化 过 程 的 影 响 。 本 文提 出 了一种 混沌 免疫 遗传 算法 ，利 用混 沌产 生 初 始种 群 ，使 开始迭 代就 能产 生较 好 的解 ，并在 迭 代 的后 期 种群 的多样 性减 少 时 ，由于 引入 了抗 体浓 度 ，当浓度 低 于阈值 时 ，利用 虫 口方 程产生 部 分抗 体替 代进 化种群 的 部分抗 体 ，能避 免 陷入 局部 最优 解 ，交叉 、变异 结束 后对 新 种群适 应值 排 序 ，对最 大适 应值 利用混 沌 原理进 行 局部 寻优 ，提 高解 的精 度 ，加快 搜索 的速 度 。当分 别 以一维 多峰 值和 多维 多峰 值 函数做 测试 ，取得 了 良好 的效 果 。
维普资讯
第 ８卷 第 ３期
２０ ０ ６年 ９月
辽 宁 农 业 职 业 技 术 学 院 学报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＬ ａ ｎ ｎ ｒ ｕ ｔ ｒ ｌ ｌ ｇ ｏ ｒ ａ ｉ ｏ ｉ ｇ Ａｇ ｉ ｌｕ ａ ｏ ｃ Ｃｏ ｌ ｅ ｅ

Ｖｏ１ ８。 Ｎ Ｏ． ． ３
解 的空 间 中 ，减少 了可 能 出现 的数据 冗余 ，并 且 在
开始 迭代 就 能产生 较好 的解 ，加快搜 索 的速 度 。本 文利 用著 名 的 ｌｇｓｉ 方 程 来 产 生 初 始 种群 。该 方 ｏｉ ｃ ｔ
程 的定 义 ：
＋１ 一 （ － ｘ） １ （ １）
其 中 是 变 量 ，ｎ 一０ ，１ ，２ ，… ， 为 控制 参 数 ， 且 Ｏ 三 １ ∈ ［ ，１ 。 当 ∈ （ ． ６ ９ ，４ 三 ， 三 Ｏ ］ ３５ ９４ ） 时 ，映射 处 于混 沌 状 态 。本 算 法 中 ”代 表 抗 体 数 ， ３ 代 表第 ”个 抗 体 ，ｚ ＋ 代 表第 ” １个 抗 体 。 由 ７ ＋ 于混沌 序列 的 空 间 为 ［ ，Ｉ ，我 们 利 用下 面 的公 Ｏ ］ 式 将其 影 射为状 态 空 间 ３ ７ ＋３ （一口 为混 沌 变量 ） 一口 ７ ６ ）（ （） ２ ２ ２ 抗体 的差 异 与亲 和力 ． 为 了 有 效 地 保 持 和 扩 大 种 群进 化 个 体 的多 样 性 ，必须 要度 量和评 价 个体 之 间的差 异 。显 然 ，差 异度量 的精确 程度 ，制 约 了免疫 遗传 算 法个 体多样 化 的水平 。这 里 ，个体 之 间的 差异性 采 用信 息熵 的 形式 。假 设 系统 由 Ｍ 个基 因 的 Ｎ 个 抗 体 组成 ，则 第 Ｊ个基 因的信息 熵 Ｈ』（ Ｎ）为 ：
的 自适应 。利用 混 沌 在最 优 解 附近 进 行 局 部 寻 优 ， 提 高解 的精 度 ，加快 收敛 的 速度 。抗 体 的浓度 计算 是 系统 保持 种群 多样 性 的基本 手段 之 一 。 ２ １ 初 始 种 群 的 产 生 ． 免 疫 和遗传 算 法都是 随 机初 始化 种群 ，本 文算 法 中 引 入 了 混 沌 ， 由 于 混 沌 运 动 具 有 遍 历 性 、随 机 性 等特 点 ，混 沌运 动能 在一 定范 围 内按 照其 自身 的 规律 不重 复 的遍 历 所有 的状 态 。因此 ，如果利 用混 沌原 理来 产生 初始 种群 ，数 字 取值会 均 匀 的分布 在
遍 历性 、随 机性 来 产 生 初 始 种 群 ，加 快 搜 索 的速 度 ；利 用 免 疫 原 理 的 浓 度 计 算 及 调 整 加 入 新 的 混 沌 序 列 来 补 充 种群 ，增 加 种 群 的 多 样性 避 免 陷 入 局 部 最 优 ；交 叉 变 异 结 束 后 在 最 优 解 附 近 再 用 混 沌 进 行 局 部 寻 优 提 高 解 的 精 度 。实 验结 果 表 明 ，所 提 出 的 算 法 能 寻 找 到 更 好 的优 化 结 果 ， 并 且 在搜 索 速 度 上 明 显 优 于 遗 传 和免 疫 遗 传算 法 。
Ｓｅ ． ０６ ｐｔ ２０
一
种 新 的 混 沌 免 疫 遗 传 算 法
王 强 ， 战 忠 丽 ，潘 莹
（ ． 北 电力 大学 ，吉林 １ １０ ；２ １东 ３ ２ ０ ．辽 宁 农 业 职 业 技 术 学 院 ，辽 宁 营 口 １５ ０ ） １ ０ ９
摘 要 ：将 免疫算 法、混沌与遗传算法相结合 ，提出 了一种新颖 的混沌 免疫 遗传算法 ，该 方法利用 混沌运 动的