《模拟退火算法原理及应用ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模拟退火算法原理及应用ppt课件（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程模拟退火算法原理及应用研究模拟退火算法原理及应用研究主讲: 陈陈 华华 根根同济大学海洋与地球科学学院同济大学海洋与地球科学学院 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程一 模拟退火算法及VFSA算法病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程模拟退火算法在反演中的应用：模拟退火算法在反演中的应用：非线性组合优化算法：模型扰动，模拟退火，全局寻优。能量
2、函数目标函数模拟退火过程反演迭代病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程传统模拟退火流程图YesNo随机选择初始模型m0计算能量函数E(m0)模型扰动产生新模型m1=m0+m0计算能量函数E(m1)E= E(m1) -E(m0)E0?m0= m1新模型按Metropolis准则接受缓慢降低温度满足收敛条件为止病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程Metropolis接受准则：E，新模型被接受，否则被舍弃。 接受能量值较大状态，从而在模拟退火温度控制下全局
3、寻优。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程VFSA算法分析：模型扰动：接收概率：退火计划：病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程VFSA的温度衰减曲线： VFSA的降温速度是比较快的病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程高温下VFSA算法模型状态分布图：高温下VFSA算法的状态空间遍历能力逊于随机数发生器的遍历能力病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在
4、一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程VFSA算法迭代次数k与系数yi的关系示意图：低温下模型扰动的空间过大，扰动后模型被接受的机率必然降低，势必影响寻优效率，最终影响算法完成后最终解的精度病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程二 改进的VFSA算法MVFSA算法病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程MVFSA有以下改进：过程一：较高的初始温度，VFSA算法的退火计划，模型作全局随机扰动搜索并锁定最优解区间；过程二：较低的初始温度，适当回火的退火
5、计划，模型作局部随机扰动-扰动在当前模型周围进行在锁定最优解空间后，由于其搜索空间变得较小，以此提高模型接受效率。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程过程一：模拟退火，全局搜索T = T0*EXP(-*(j-1)1/2) 过程二：回火升温，局部搜索 T = T0*EXP(-*(j-k0/)1/2)病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程图3-5 VFSA与MVFSA算法的退火温度曲线比较病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在
6、一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程MVFSA算法迭代次数k与系数yi的关系示意图病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程模型试验Z=f(x,y)Z=f(x,y)型：病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程VFSA算法扰动状态分布和寻优轨迹图MVFSA算法扰动状态分布和寻优轨迹图病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程VFSA算法目标函数之差与迭代次数关系图MVFSA算法目标函数
7、之差与迭代次数关系图病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程VFSA及MVFSA算法在退火计划十分完备的情况下,表现相当完美：算法起点相同，寻优路径不同，最终找到的都是同一最优解VFSA与MVFSA算法的模型状态均分布这个状态空间，但VFSA模型状态在最优解点出现一个十字型状态，MVFSA算法在整个最优解区域形成一个矩形，这与它们的模型扰动方式有关。在相同的退火计划下两种算法的时间，VFSA算法约为103秒，而MVFSA算法只用时约75秒，多次试验表明：MVFSA算法计算时间约比VFSA算法少20-30%。病原体侵入机体，消
8、弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程算法稳健性试验：病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程VFSA算法扰动状态分布和寻优轨迹图MVFSA算法扰动状态分布和寻优轨迹图病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程稳健性试验结论：多次试验表明：在同等退火计划下，VFSA算法较易落入了局部极值区，而MVSFA算法则比较稳健。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起
9、不同程度的病理生理过程应用 一 从简单入手-重力模拟退火反演研究MT-重力联合反演研究病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程重力正演计算：计算单元：2.5度体的多边形截面棱柱体g(x,y,z)=GcosiF1(y2-y,i)+ F1(y1-y,i) 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程重力目标函数：目标函数的含义：正演值与实测值的相对均方误差。优点：无量纲，并与测点数无关，便于与MT方法共同开展联合反演病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境
10、的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程重力反演的等值效应现象病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程消除锯齿状界面的方法：人机联作方式修正在反演程序执行过程中进行，不需暂停反演程序病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程垂直侧边梯形的MVFSA反演结果病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程垂直侧边梯形组合的MVFSA反演结果病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏
11、机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程背斜-向斜模型的模拟退火反演结果病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程MVFSA算法的实际资料处理：病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程目标函数与迭代关系曲线图病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程二 MT-重力联合反演研究病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引
12、起不同程度的病理生理过程联合反演研究现状：线性反演算法居多、非线性算法少，用模拟退火算法进行联合反演研究更少。尽管目前开展的联合反演研究已有多种，但研究内容主要集中在地震与重力、地震与MT联合反演的研究。有关电磁测深与重力的联合反演研究只查阅到一篇相关的论文，因此对这方面的研究基本上还是空白。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 1.MT与重力联合可以使两方法相互弥补MT纵向分辨率与重力横向的分辨率的互补实际工作中MT方法的测点点距一般较稀，而野外重力数据的采集点较密。MT-MT-重力联合反演必要性重力联合反演必要性:
13、:2.充分利用野外资料：在生产实际中，非地震方法一般同时开展。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 MT-MT-重力联合反演可能性重力联合反演可能性: :电性与密度同源界面是两种方法联合的前提地下结构有可能以同源或部分同源的形式出现 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程示例:病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程电性与密度界面有几个是一致的：上第三系-下第三系的物性界面下第三系
14、-白垩系的物性界面侏罗系-三叠系物性界面等。开展MT与重力两者的联合反演是可能的。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程MT与重力联合反演技术难点：如何处理电性与密度界面的不一致情况是首先要遇到的技术难点如何构筑一个共同的目标函数因为地下界面的变化使MT与重力两者的场值变化幅度是不同的病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程MT的正演可以写为以下变分问题：经比较，本文选用有限元法作为二维MT正演方法，既保持较高的计算精度，又适应于复杂结构的地电模型。病原
15、体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程电性与密度界面的界面的GISGIS编码技术编码技术若是共同的物性界面，MT与重力均需要作正演计算若是单独的电性界面，只参加MT正演计算若是单独的密度界面，只参加重力正演计算对考虑三种情况：对考虑三种情况：病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程由此产生的三个问题：如何记录由MT与重力合成的模型，这个模型中有两者一致和不一致的物性界面如何扰动由两种不同地球物理方法合成的模型如何让扰动后模型分别参加MT与重力正演计算以求得有
16、关的目标函数病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程解决办法：借鉴GIS中的属性编码思想记录模型数据的MTG(i,j),按照MVFSA算法的具体要求进行全局或在当前模型周围扰动产生新模型编码数组Code(k)（k=1,2N)，对记录电性与密度界面情况的数组MTG(i,j)进行界面属性编码各自的正演计算病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程具体的界面属性编码方法：电性与密度界面一致：Code(k)0，MT与重力均作正演计算；只是电性界面：Code(k)1，
17、只有MT作正演计算；只是密度界面：Code(k)1，只有重力作正演计算；病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程目标函数及其加权联合：WMT+Wg=1，体现了联合后的目标函数与mtg的尺度相同，以防止目标函数的发散。 WMT、Wg的大小决定了何者为主反演方法，相应的权系数越大，则该方法为主反演方法。落实到WMT、Wg的具体取值则是一个非常复杂的问题。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程背斜模型的反演结果病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的
18、相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程二层模型的反演结果病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程三层模型反演结果病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程电阻率拟合曲线三层模型相位拟合曲线病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程三层模型目标函数与迭代次数关系曲线病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过
19、程结 论GIS技术可为MT-重力模拟退火联合反演建立初始模型。改进的MVFSA算法，计算速度比VFSA算法快20-30%；在同等条件下，MVFSA算法更稳健。针对MT曲线与重力场共源与非共源的复杂情况，借鉴GIS中的属性编码技术，对电性与密度界面的一致性与否进行编码，简洁而有效地处理了两者的正演计算。无论是重力模拟退火反演还是MT-重力模拟退火联合反演，在模型试验取得成功的基础上，对实际资料进行了处理，地震与钻井等有关资料验证了反演结果的合理性，表明本文开发的计算软件均可应用于实际资料的处理。借鉴了GIS的可视化基本思想，应用Surfer软件成功实现了综合物探反演成果的剖面、平面及三维曲面的可视化。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程建 议SA算法的模型扰动方式及相应的目标函数计算，约束条件的加入等方面尚有进一步改进的余地GIS与综合地球物理研究的结合有相当大的空间，需要进一步去开拓，从而深化地球物理的综合研究MT与重力曲线的变化十分复杂，对如何更快速有效地进行MT与重力的联合应进行深入研究。病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程多谢指正！多谢指正！
