第27章 基于人工蜂群算法的函数优化分析
人工蜂群算法PPT教案
(2)跳摇摆舞为所对应的食物源招募更多的蜜蜂，然后回到食物源采蜜。
(3)继续在同一个食物源采蜜而不进行招募。
对于非雇佣蜂有如下选择：
(1)转变成为侦察蜂并搜索蜂巢附近的食物源。其搜索可以由先验知识决定，也可以完全
随机。
(2)在观察完摇摆舞后被雇用成为跟随蜂，开始搜索对应食物源邻域并采蜜。
第9页/共18页
第1页/共18页
一 蜜蜂采蜜机理
蜜蜂是一种群居昆虫，虽然单个昆虫的行 为极其简单，但是由单个简单的个体所组 成的群体却表现出极其复杂的行为。真实 的蜜蜂种群能够在任何环境下，以极高的 效率从食物源（花朵）中采集花蜜；同时， 它们能适应环境的改变。
第2页/共18页
第3页/共18页
蜂群产生群体智慧的最小搜索模型包含基 本的三个组成要素：食物源、被雇佣的蜜 蜂（employed foragers）和未被雇佣的蜜蜂 （unemployed foragers）；两种最为基本的 行为模型：为食物源招募（recruit）蜜蜂和 放弃（abandon）某个食物源。
在群体智慧的形成过程中，蜜蜂间交换信息是最为重要的一环。 舞蹈区是蜂巢中最为重要的信息交换地。蜜蜂的舞蹈叫做摇摆舞。 食物源的信息在舞蹈区通过摇摆舞的形式与其他蜜蜂共享，引领 蜂通过摇摆舞的持续时间等来表现食物源的收益率，故跟随蜂可 以观察到大量的舞蹈并依据收益率来选择到哪个食物源采蜜。收 益率与食物源被选择的可能性成正比。因而，蜜蜂被招募到某一 个食物源的概率与食物源的收益率成正比。
第12页/共18页
3. 观察蜂选择雇佣蜂的概率
Pi
fit(xi )
SN
fit(xn )
n1
（3）
式中，fit(xi)为第i个解的适应值对应蜜源的 丰富程度。蜜源越丰富，被观察蜂选择的 概率越大。
数据挖掘中的人工蜂群算法原理解析
数据挖掘中的人工蜂群算法原理解析数据挖掘是一项重要的技术，它通过从大量数据中发现隐藏的模式和关联，帮助人们做出更加准确的决策。
而在数据挖掘的过程中，人工蜂群算法被广泛应用，它是一种基于自然界蜜蜂群体行为的优化算法，能够有效地解决复杂的优化问题。
人工蜂群算法的原理源于蜜蜂群体的行为。
蜜蜂群体在寻找蜜源的过程中，会通过信息的交流和协作来寻找最佳的解决方案。
人工蜂群算法模拟了这种行为，通过构建虚拟的蜜蜂群体来解决优化问题。
在人工蜂群算法中，蜜蜂被分为三类：工蜂、侦查蜂和观察蜂。
工蜂负责在搜索空间中随机选择解，并通过局部搜索来优化解。
侦查蜂负责在搜索空间中随机选择解，并通过全局搜索来寻找更优的解。
观察蜂负责观察工蜂和侦查蜂的行为，并根据其表现来调整搜索策略。
人工蜂群算法的核心是信息交流和协作。
蜜蜂通过信息素来交流和共享有关解的信息。
信息素是一种虚拟的化学物质，蜜蜂会根据信息素浓度来选择解。
当一个蜜蜂发现一个更优的解时，它会释放更多的信息素，吸引其他蜜蜂前来观察和学习。
这种信息素的传播和积累，最终会导致整个蜜蜂群体向更优的解靠拢。
人工蜂群算法的优势在于其并行性和全局搜索能力。
蜜蜂群体中的每个个体都可以独立地搜索解空间，并通过信息交流来共同寻找最佳解。
这种并行性使得算法能够快速地收敛到最优解。
同时，蜜蜂群体中的侦查蜂能够进行全局搜索，避免陷入局部最优解。
这种全局搜索能力使得算法具有较好的鲁棒性和适应性。
然而，人工蜂群算法也有一些局限性。
首先，算法对参数的选择较为敏感，不同的参数设置可能会导致不同的结果。
其次，算法的收敛速度和最终解的质量与问题的复杂度有关。
对于复杂的优化问题，算法可能需要较长的时间来找到最优解。
此外，算法的性能也受到问题维度的影响，对于高维问题，算法可能会受到维度灾难的困扰。
总的来说，人工蜂群算法是一种强大的优化算法，能够有效地解决复杂的优化问题。
它通过模拟蜜蜂群体的行为，实现了信息交流和协作，从而寻找最佳解决方案。
人工蜂群算法基本原理
人工蜂群算法基本原理
人工蜂群算法（Artificial Bee Colony Algorithm，简称ABC算法）是一种模拟蜜蜂觅食行为的优化算法，通过模拟蜜蜂在搜索过程中的策略和行为来寻找最优解。
ABC算法的基本原理如下：
1. 初始化蜜蜂群体：随机生成一定数量的“雇员蜜蜂”，它们代表搜索空间中的候选解。
2. 雇佣阶段：每个雇员蜜蜂在当前位置周围随机选择一个相邻位置进行搜索，并计算该位置的目标函数值。
如果新的位置比当前位置更优，则蜜蜂将更新自己的位置和目标函数值，否则保持不变。
3. 观察阶段：每个雇员蜜蜂将自己的位置和目标函数值发送给“观察蜜蜂”，观察蜜蜂根据接收到的信息选择最优的解。
4. 搜索阶段：每个观察蜜蜂随机选择一个雇员蜜蜂的位置，并在其周围进行搜索。
如果搜索得到的新位置比当前位置更优，则观察蜜蜂更新自己的位置和目标函数值；否则保持不变。
5. 跟随阶段：每个观察蜜蜂将自己的位置和目标函数值发送给“跟随蜜蜂”，跟随蜜蜂选择最优的解作为当前最优解。
6. 蜜蜂进化阶段：随机选择一个雇员蜜蜂的位置，并随机扰动其位置。
如果扰动后的新位置比原位置更优，则更新雇员蜜蜂的位置和目标函数值。
这一步骤可以增强算法的局部搜索能力。
7. 终止条件检查：检查是否满足终止条件，如达到最大迭代次数或已经找到满意的解。
8. 返回最优解：返回当前找到的最优解作为算法的输出。
通过不断地重复以上步骤，ABC算法能够逐渐收敛到最优解附近的区域，并找到全局最优解。
其特点是简单、易于实现，并且对于大规模和复杂的优化问题有较好的适应性。
最新人工蜂群算法分析与实现毕业
人工蜂群算法分析与实现毕业人工蜂群算法分析与实现李林菲(陕西师范大学计算机科学学院，西安 710062)摘要：在了解蜜蜂采蜜原理和蜂群优化算法的基础上，分析基本的人工蜂群算法，结合操作系统的相关知识，将求解智力题的过程转化为蜂群寻找最优蜜源的过程。
针对智力题求解实例，用线程模拟不同角色的蜜蜂，模仿人工蜂群算法(ABCA)中各个蜜蜂并行地完成智力题求解。
在VC++6.0环境中的仿真实验表明，该算法全局搜索能力强，运算效率比单线程的算法明显高出十余倍。
关键词：人工蜂群算法；群体智能；组合优化1绪论群集智能优化算法起源于研究者们对自然界的生物进化过程和觅食行为的模拟。
它将搜索或者优化过程模拟为个体的觅食或者进化过程，使用搜索空间中的点模拟自然界中的个体；把求解问题的目标函数转化成个体对环境的适应能力；将个体的优胜劣汰过程或觅食过程类比为在搜索和优化过程中用较好的可行解取代较差可行解的迭代过程，从而形成了一种以“生成+检验”特征的迭代搜索算法，是一种求解极值问题的仿生学自适应人工智能技术。
1.1群体智能的产生针对自然界中一些社会性昆虫群体行为的不解，如蚂蚁和蜜蜂群体智能的来源，个体简单行为如何形成复杂的群体行为，成百上千的蜜蜂如何协调做出某个重要决定，是什么让一群鲱鱼在一瞬间改变行动方向，为什么蚂蚁数量会随着周围环境的变化而变化等群体行为，在过去的数十年里，研究人员有了一些有趣的发现。
图1 蚂蚁群体斯坦福大学的生物学家黛博拉·M·戈登( Deborah M. Gordon)[9]博士在亚利桑那州沙漠对红蚁的观察和研究中发现，单个的蚂蚁并不聪明，聪明的是它们的群体。
蚂蚁通过触觉和嗅觉互相交流信息，后再做出决策。
对于下一步工作如何安排，则由整个蚁群决定，而不是某个特定的个体。
这就是蚂蚁“群体智慧”的工作原理。
它们遵循简单的经验法则，个体以局部信息为行动依据，没有一个蚂蚁能够通观全局，也没有一只蚂蚁知道其他蚂蚁在做什么。
人工蜂群算法综述
人工蜂群算法综述作者：陈阿慧李艳娟郭继峰来源：《智能计算机与应用》2014年第06期摘要：人工蜂群算法是Karaboga在2005年提出的一种基于蜜蜂觅食行为的群体智能算法，该算法可以很好的解决连续函数的求解问题，后因其强大的性能深受研究者的青睐，得以广泛的研究和应用。
本文首先简要介绍了群体智能和人工蜂群算法的发展，然后详细介绍了人工蜂群算法的原理及实现步骤，最后综述近十年来国内外对该算法及其应用的研究状况，进而总结出该算法具有控制参数少、强鲁棒性等优点，并指出该算法时间复杂度略高的基本事实，可成为今后改进的研究方向。
关键词：人工蜂群算法；群体智能；觅食行为；连续函数；强鲁棒性中图分类号：TP301 文献标识号：A 文章编号：2095-2163（2014）06-Abstract： Artificial bee colony algorithm is a kind of swarm intelligence algorithm based on bees foraging behavior which is proposed by Karaboga on 2005. The algorithm can solve continuous function very well，then get many researchers’ favor because of its powerful performance and be researched and used widely. Firstly， this paper introduces the development of swarm intelligence and artificial bee colony algorithm briefly. Secondly， this paper introduces the principle and steps of artificial bee colony algorithm in details， and reviews the decade research situation of domestic and overseas. The conclusion is given that the algorithm has the advantages of less control parameters and strong robustness. However， the algorithm has slightly high time complexity which can be the future research direction.Key words： Artificial Bee Colony Algorithm； Swarm Intelligence； Foraging Behavior；Continuous Function； Strong Robustness0 引言自然界中的群居性昆虫，虽然其中每一个体均呈现为结构简单，以及行为单一，但是群居后的昆虫整体却构建了一种复杂的行为模式。
人工蜂群算法(ABC)算法
谢谢
在2005年由Karaboga小组为解决多变量函数优化问题提出 的人工蜂群算法（artificial bee colony algorithm）。
1算法原理——蜜蜂采蜜机理
蜂群的智能模型中有三个基本的组成要素：蜜源、被雇佣的蜜蜂和未被雇佣的蜜 蜂。 蜜源：相当于优化问题的可行解。 被雇佣的蜜蜂：引领蜂，模型中引领蜂的数量通常是与蜜源对应的。引领蜂具有 记忆功能，将自己借搜索到的蜜源相关信息(距离蜂巢的远近、方向、花蜜的丰 富程度等)存储起来，并以一定的概率分享给其他的蜜蜂。 非雇佣蜂：有两种非雇佣蜂。 侦察蜂：在蜂巢周围搜索附近的蜜源；根据观察，蜂群中的侦察蜂数量大约占整 个蜂群数量的5％一20％。 跟随蜂：蜂巢附近等待引领蜂共享蜜源信息的蜜蜂，他们观察引领蜂的舞蹈，选 择自己认为满意的蜜蜂进行跟随。蜂群中的跟随蜂和引领蜂的数量相等。
人工蜂群算法（ABC算法）
PPT下载：/xiazai/
目 录
1 2 3
算法简介 算法原理 算法流程
4 与其他群智能优化算法的比较 4
未来的研究方向
1
算法简介
人工蜂群算法是模仿蜜蜂行为提出的一种优化方法，是集 群智能思想的一个具体应用。 主要特点是不需要了解问题的特殊信息，只需要对问题进 行优劣的比较，通过各个人工蜂个体的局部寻优行为，最终 在群体中使全局最优值突现出来，有着较快的收敛速度。
1
1.蜜源初始化
蜜源i（i=1,2, …,NP）的质量对应于解的适应度值 fiti，NP为 蜜源的数量。 设求解问题的维数为 D，在 t 次迭代时蜜源 i 的位置表示为 t t X it [ xit1 , x i 2 ,, xiD ] ，其中t 表示当前的迭代次数; xid ( Ld ,Ud ), Ld 和Ud 分别表示搜索空间的下限和上限， d=1,2, …,D。 蜜源i的初始位置按照（1）式在搜索空间随机产生。
人工蜂群算法简介与程序分析
⼈⼯蜂群算法简介与程序分析⽬前⼈⼯蜂群算法主要分为基于婚配⾏为与基于⾤蜜⾏为两⼤类，本⽂研究的是基于⾤蜜⾏为的⼈⼯蜂群算法。
蜜蜂采蜜⾃然界中的蜜蜂总能在任何环境下以极⾼的效率找到优质蜜源，且能适应环境的改变。
蜜蜂群的采蜜系统由蜜源、雇佣蜂、⾮雇佣蜂三部分组成，其中⼀个蜜源的优劣有很多要素，如蜜源花蜜量的⼤⼩、离蜂巢距离的远近、提取的难易程度等；雇佣蜂和特定的蜜源联系并将蜜源信息以⼀定概率形式告诉同伴；⾮雇佣蜂的职责是寻找待开采的蜜源，分为跟随蜂和侦查蜂两类，跟随峰是在蜂巢等待⽽侦查蜂是探测蜂巢周围的新蜜源。
蜜蜂采蜜时，蜂巢中的⼀部分蜜蜂作为侦查蜂，不断并随机地在蜂巢附近寻找蜜源，如果发现了花蜜量超过某个阈值的蜜源，则此侦査蜂变为雇佣蜂开始⾤蜜，采蜜完成后飞回蜂巢跳摇摆舞告知跟随峰。
摇摆舞是蜜蜂之间交流信息的⼀种基本形式，它传达了有关蜂巢周围蜜源的重要信息如蜜源⽅向及离巢距离等，跟随峰利⽤这些信息准确评价蜂巢周围的蜜源质量。
当雇佣蜂跳完摇摆舞之后，就与蜂巢中的⼀些跟随蜂⼀起返回原蜜源采蜜，跟随蜂数量取决于蜜源质量。
以这种⽅式，蜂群能快速且有效地找到花蜜量最⾼的蜜源。
蜜蜂采蜜的群体智能就是通过不同⾓⾊之间的交流转换及协作来实现的。
具体采蜜过程如图所⽰。
在最初阶段，蜜蜂是以侦查蜂的形式出现，且对蜂巢周闱的蜜源没有任何了解，由于蜜蜂内在动机和外在的条件不同侦查蜂有两种选择：①成为雇佣蜂，开始在蜂巢周围随机搜索蜜源，如图中路线②成为跟随峰，在观察完摇摆舞后开始搜索蜜源，如图中路线。
假设发现两个蜜源和，在发现蜜源后，该侦查蜂变成⼀只雇佣蜂，雇佣蜂利⽤其⾃⾝属性记住蜜源的位置，并⽴刻投⼊到采蜜中。
采蜜完成后蜜蜂带着满载花蜜返回蜂巢，将花蜜卸载到卸蜜房，卸载完成后雇佣蜂有三种可能的⾏为①放弃⾃⼰发现的花蜜量不⾼的蜜源，变成⼀个不受约束的⾮雇佣蜂，如图中的路线；②在招募区跳摇摆舞，招募⼀些待在蜂巢中跟随峰，带领其再次返回所发现的蜜源如图中的路线；③不招募其他蜜蜂，继续回到原来的蜜源采蜜如图中的路线。
人工蜂群算法研究及其应用
人工蜂群算法研究及其应用人工蜂群算法研究及其应用摘要：人工蜂群算法是一种基于自然界蜜蜂群体行为的优化算法，近年来逐渐引起了研究者的关注。
本文将介绍人工蜂群算法的基本原理和应用领域，以及当前的研究进展和未来的发展趋势。
第一部分：引言人工蜂群算法是一种仿生优化算法，灵感来源于蜜蜂群体的行为。
蜜蜂在采集花蜜过程中，通过信息传递和合作的方式找到最佳花蜜源。
人工蜂群算法利用蜜蜂的这种行为模式，模拟了蜜蜂在自然界中搜索最优解的过程。
第二部分：人工蜂群算法原理人工蜂群算法是基于自然界蜜蜂群体行为的一种优化算法。
主要包括初始化蜜蜂种群、计算每个蜜蜂的适应度值、更新蜜蜂的位置信息并进行比较、执行搜索策略等步骤。
通过不断的迭代更新，最终找到全局最优解。
人工蜂群算法有较好的全局搜索能力和快速收敛性，能够解决各类优化问题。
第三部分：人工蜂群算法的应用人工蜂群算法在各个领域都有广泛的应用。
其中，一些典型的应用领域包括：1. 供应链管理：人工蜂群算法可以用来优化物流路径规划、库存管理和配送策略等问题，提高供应链的效率和精确度。
2. 图像处理：人工蜂群算法可以用来图像分割、特征提取和图像压缩等问题，对图像处理和分析具有一定的优势。
3. 机器学习：人工蜂群算法可以应用于支持向量机、神经网络、遗传算法等机器学习方法中，优化学习算法的参数和模型结构，提高学习算法的性能。
4. 无线传感器网络：人工蜂群算法可以用来解决无线传感器网络覆盖问题、能量最优分配和节点定位等问题，提高无线传感器网络的效能。
第四部分：人工蜂群算法的研究进展近年来，人工蜂群算法在理论研究和应用探索方面取得了许多进展。
一方面，研究者通过对蜜蜂行为的深入研究，提出了多种改进的蜜蜂算法变种，如改进的精英选择策略、自适应学习率调整等。
另一方面，人工蜂群算法也与其他算法进行了混合应用，如蚁群算法、粒子群算法等，取得了更好的优化性能。
第五部分：人工蜂群算法的未来发展趋势虽然人工蜂群算法已经在各个领域中取得了一定的成果，但仍然面临着一些挑战。