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群知能とは?




CSSで活用する物理法則は、クーロンの法則ガウスの法則ニュートン力学の諸法則である。
CSSはマルチエージェント式で、各エージェントは荷電粒子 (CP) である。
CP同士は個々が持つ適応度の値と距離に基づいて相互に影響を及ぼす。
それによって生じる力の大きさはクーロンの法則やガウスの法則で計算し、それによってどれだけ動くかはニュートン力学で計算する。
CSSはあらゆる最適化問題を扱えるが、特に滑らかでも凸でもない領域に適している。
知識利用と探査のバランスがよい。
カッコウ探索

カッコウ探索(⇒『英語版』) (CS) は、カッコウ托卵行動(他の鳥の巣に卵を産みつけて育てさせる行動)にヒントを得たものである。
カッコウ探索アルゴリズム[7]は、レヴィ分布から得られるジャンプステップを伴うレヴィフライト(⇒『英語版』)によって強化される[8]
最近の研究によれば、CSは粒子群最適化などの他のアルゴリズムを凌駕しているという。
例えば、カッコウ探索とPSO、DE、ABCとの比較で、PSOやABCに比べてCSとDEの結果がより頑健だとされた[9]
ホタルのアルゴリズム

ホタルのアルゴリズム(⇒『英語版』) (FA) はホタルの点滅にヒントを得た群知能アルゴリズムの一種である。
光の強さがホタルの誘引度を表し、その誘引によって群が小グループに分割され、それぞれ局所的モードに集まる。
したがってホタルのアルゴリズムは多峰性の最適化問題に特に適している[10]
実際FAは、連続的最適化、巡回セールスマン問題、クラスタリング、画像処理と特徴抽出などに適用されている。
重力探索アルゴリズム

重力探索アルゴリズム (Gravitational Search Algorithm, GSA) は万有引力の法則と質量の相互作用に基づいている。
GSAはニュートン力学を用い、探索エージェントとして質量群を使う。
質量群の孤立した系を想定する。
系内の質量は周辺の質量との重力の影響を受ける[11]
GSAにおけるエージェントは物体であり、その質量は適応度に対応している。
万有引力の法則に従ってエージェント同士が互いに引き付け合い、あらゆる物体がより大きな質量を持つ物体へと引き付けられるように運動することになる。
よりよい解がより大きな質量に対応する。
エージェントの位置が問題の解に対応し、適応度関数によって質量が求められる(解空間内の位置によって適応度は異なるので、エージェントの移動に伴ってその質量も変化する)。
時間経過に伴い、個々の質量は最も重い質量に引き付けられることになる。
この質量が探索空間の最適解を表していることが望まれる。
非優越ソート重力探索アルゴリズム (NSGSA) はGSAの複数目的関数版で、2011年に Nobahari と Nikusokhan が提案した[12]
Intelligent Water Drops

Intelligent Water Drops (IWD) アルゴリズムは群知能ベースの最適化アルゴリズムで、自然界の河川がほぼ常に最適な経路を見つける様子にヒントを得たものである。
その最適(に近い)経路は、低い方へと流れる水と川床の間の作用と反作用によって生まれる。
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