《基于有机机制模拟的计算智能方法非线性映射模型》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于有机机制模拟的计算智能方法非线性映射模型（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、P r o c e e d i n g so ft h e2 7 4C h i n e s eC o n t r o lC o n f e r e n c e J u l y1 6 1 8 ，2 0 0 8 ，K u n m i n g ，Y u n n a n ，C h i n a 基于有机机制模拟的计算智能方法非线性映射模型章 柴匿匿L 2 ，贾铡民1 一，袋蓦栋k 2 1 北京交通大学交通运输学院，北京1 0 0 0 4 4 2 j 艺寒交逶大学轨遴交通控铺与安全鼙家重点实验室，忿京1 0 ( g ；4 4 攘要：本文蚨计算襞能定义漤发，遴过收集整理计算锂戆分支及已有的分类方法，提出了狰
2、基予模拟机制的计算 智能分类方法；在此基础上，归纳总结了基于有机机制模拟的计算智能方法，并对其进行深入讨论，提出了各分支的 非线性映射模型，对进一步理解计算智能本质及各种方法之间的关系有饕重要的理论意义。 关键词：计算智能，基予模拟祝籀的分类方法，有规机制模籀 AN o n l i n e a rM a p p i n gM o d e lo fC o m p u t a t i o n a lI n t e l l i g e n c e M e t h o d sB a s e do nO r g a n i cM e c h a n i s mS i m u l a t i o n C
3、h a iY u a n y u a n1 一。J i aL i m i n1 ，- ，Z h a n gZ u n d o n g 1 ，2 1 S c h o o lo f T r a f f i ca n dT r a n s p o r t a t i o n 。B e i i n gJ i a o t o n gU n i v e r s i t y ，B e i j i n g1 0 0 0 4 4 ，P R C h i n a 2 ，B e i j i n gJ i a o t o n gU n i v e r s i t y ，S t a t eK e yL a b o r a
4、 t o r yo fR a i lT r a f f i cC o n t r o la n dS a f e t y ，B e i j i n g1 0 0 0 4 4 ，P R 。C h i n a A b s t r a c t ：T 挞Sp a p e ri n d i c a t e sas i m u l a t i o n m e c h a n i s m b a s e dc l a s s i f i c a t i o nm e t h o df o rC o m p u t a t i o n a lI n t e l l i g e n c eb yr e v i
5、e w i n go ni n s t i n c t so fC a n de x i s t e dc l a s s i f i c a t i o nm e t h o d s 1 铂e 愆f o 摊。t h eo r g a n i cm e c h a n i s ms i m u l a t i o nc l a s si sd i s c u s s e d ， a sw e l la sn o n l i n e a rm a p p i n gm o d e l sf o rb r a n c h e sa r ed e p i c t e dr e s p e c t i
6、 v e l y O u rw o r kn o to n l yh a st h eg r e a ta c a d e n f i cm e a n - i n gf o ru n d e r s t a n d i n gt h ee s s e n c eo f C Ia n dr e l a t i o n s h i p sa m o n ga l lm e t h o d s ，b u ta l s op r o v i d e sg u i d a n c ef o rs p e c i f i cC Ia p p l i c a t i o n s K e yW o r d
7、s ：C o m p u t a t i o n a li n t e l l i g e n c e , S i m u l a t i o n m e c h a l l i s m b a s e dc l a s s i f i c a t i o nm e t h o d ，o 瞎a l l i cm e c h a n i s ms i m u l a t i o n 薹 弓l 富( I n t r o d u c t i o n ) 计冀智能( C o m p u t a t i o n a lI n t e l l i g e n c e ，C I ) 作为 一种创建计算智能系
8、统的新颖方法，越来越引起入们 的关注。在计算智能研究领域，不同学者对其定义及 分类方法有不同的看法，没有形成统一的认识翻。 计冀智能有着传统的人工智能无法比拟的饶越 性，它的最大特点就是不需要建立问题本身的精确模 型，非常适合予解决那些因为难以建立有效的形式化 模型而用传统技术难以有效解决、甚至无法解决的问 题l z j 。计算智能以连接主义的思想为主，它以数据为 基础，通过训练建立联系，进行问题求解，形成了众 多的发旋方向p J 。美国学者J a m e sC B e z d e k l 9 9 2 年首 次给出了计算智能的定义i 4 J ，其他关于计算智能的定 义主要是围绕对“计算”和“智
9、能”的鳃释来进行的睁J 。 C I 是一个相对年轻的领域，对于这个领域身份的讨论 还壹在继续【6 1 。总的来说，可以认为计算钽能 ( C o m p u t a t i o n a lI n t e l l i g e n c e ) 本质上借鉴了仿生学思 想，它从模拟自然界各种智能现象发展恧来，用计算 机模拟和再现生物的某些智能行为，并用于改造自然 界的一种叛型研究领域。 以定义为基础，从“模拟”的角度来看计算智能， 可以通过计算智能所模拟对象的不阏，对其进行分 _ - _ _ _ - ，_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _
10、 。_ _ _ _ _ _ - _ - - _ _ _ H _ 。_ - _ ，_ - _ _ _ - _ _ _ 。- _ _ _ _ _ _ _ 一 + 诧顼薹俸得到瓣家自然基金重杰璜蟊：离速镶游智能运输系统综台信 息系统与芙键技术的研究( 6 0 0 3 3 2 0 2 0 ) 和国家自然科学基众：面向列车 群的一类镏能混杂系统建模及分拆耀论的研究( 删7 4 0 0 1 ) 资助。 2 6 1 类。这种分类方法我们定义为基于模拟机制的分类方 法。本文认为自然界是广义的自然秀，包含有机界( 生 物界) 、无机界和人造界。从整体上将C 1 分成三大类： 有机枫奄模拟( 模拟自然有机赛的计算
11、智能方法) ，冤 机机制模拟( 模拟自然无机界的计算智能方法) 和人 造桃制模拟 模拟鑫然人造界豹诗算智髓方法) 。其 中基于有机机制模拟的方法是计算智能最为重要的 部分，该分类申许多方法，如神经网络、模糊计算、遗 传算法等，一直是各应用领域主要工具和研究热点。 本文将基予有机机制模掇的计算镭能方法分为 模拟生物个体的方法和模拟生物种群的方法两类：通 过对各分支计算方法酶计算梳镧和共隔特性进行详 细描述，提出了各分支的非线性映射模型，为理解计 算智能的计算本质及提出薪的缎合算法提供了理论 参考和依据。 第二部分介绍了基于有祝祝带g 模拟的分类方法： 基于生物种群模拟的方法和基于生物个体模拟的方
12、 法分别在第三、四节进行详细说嘲；最爝是本文总结。 2基于有橇橇制模拟的计算智能方法( C I M e t h o d sB a s e dO i lO M S ) 1 9 9 4 年，关于神经网络、进化计算、模糊系统的 三大I E E E 国际学术会议在荚国弗罗里达州奥兰多市 联合举行了“首届计算智能世界大会( W C C I ：W o r l d C o n g r e s so nC o m p u t a t i o n a lI n t e l l i g e n c e ) ”，进褥了题为 “计算智能：模仿生命( C o m p u t a t i o n a lI n t e l
13、 l i g e n c e ： I m i t a t i n gt h eL i f e ) ”的主题讨论会，取得了关于计算智 能的共识吲。计算智能自诞生以来一点是各领域学者 的研究热点，关于计算智能的定义和分类方法也存在 着各秘不同的看法嘲。 2 1 计算智畿定义及分类方法( D e f i n i t i o na n d C l a s s i f i c a t i o nM e t h o do fC I ) 在C I 的研究中，研究重点主要集中在方法或工具 上，这些方法或工其熊够模拟久或动物的智能来解决 楣应的阏题净j 。D u c h 认为C I 是计算机科学的一个分 支，主
14、要解决那些没有有效计算算法解决的难题一J 。 计算智能研究的核心目标是描述自然或人工系 统中智能彳亍为产生的规律。本文列出描述计算智能概 念魏尼令关键方瑟：1 模拟智囊体鲶行梵；2 适应瞧； 3 可以解决的阋题；4 所包含的分支。 本文对计算智能的定义概括如下：计算智能 ( C o m p u t a t i o n a lI n t e l l i g e n c e ) 本质t 借鉴了仿生学思 想，它从模拟自然界各种智能现象发展两来，用计算 机模拟秘再瑗生物的菜些智能行为( 学习性，逶应性 等) ，并用于改造自然的工程实践的一种新型研究领 域。换句话说，它模拟自然界中智能系统的生化过程 (
15、 人的感知、脑结构、进化和免疫等) 来有效地处理各 类问题，以取得低代价的解决方案和鲁棒性。 欲前匿豹讨论可以得出，讦算智熊是一种模拟科 学，通过模拟自然界的智能行为( 自组织，自学习， 自适应等) ，为问题求解提供一类新的思路和方法。 c I 方法的本质是一个普适性的逼近器，它可以完成一E 线性映射和优化的强大功能l l o J 。从“模拟”的角度来餐 计算蟹麓，本文通过计算智能所模拟对象鲍不震对其 进行分类，这种分类方法我们定义为蒸于模拟机制的分 类方法。本文认为自然界是广义的自然界，包含有机界、 无机界和人造界。与说明相对应，本文对计算智能的各 种算法进行分类：模拟自然有机晃( 生物界)
16、 的智能 行为所产生的诗算餐麓算法，定义为有机撬制模拟； 模拟自然无视界的智能幸亍为所产生的计算智能算法， 定义为无机机制模拟；模拟自然人造界的智能行为所 产生的计算智能算法，定义为人造机制模拟。 从整体上，将C 1 分成三大类：有机枫制模拟 ( O r g a n i cM e c h a n i s mS i m u l a t i o n ) 、无视机制模拟 ( I n o r g a n i cM e c h a n i s mS i m u l a t i o n ) 和人造机制模拟 ( A r t i f i c i a lM e c h a n i s mS i m u l a t i o n ) 。其中，有机机制模拟 又可以分成：基于种群的模拟、基于个体的模拟两类。 奁应豳 图1 基于模拟机制的计算智能分类示意图 2 2 基于鸯撬棍翱模拟的方法( O r g a n i cM e c h a n i s m S i m u l a t i o nC l a s s ) 基于
