پروژه پاورپوینت الگوریتم بهینه سازی کلونی مورچه الهام از طبیعت، رفتار و کاربردها

خلاصه ای از پروژه:

جوامع حشرات اجتماعی، مانند کلونی مورچه‌ها، سیستم‌های پیچیده‌ای هستند که با وجود سادگی ظاهری، ساختار اجتماعی کاملاً سازمان‌یافته‌ای را به نمایش می‌گذارند. این سازماندهی به کلونی مورچه‌ها امکان می‌دهد تا وظایف پیچیده‌ای را انجام دهند که گاهی فراتر از توانایی‌های یک مورچه منفرد است. حوزه الگوریتم‌های مورچه، رفتارهای واقعی مورچه‌ها را الگوبرداری کرده و از این الگوها برای طراحی الگوریتم‌های جدید در حل مسائل بهینه‌سازی و کنترل توزیع‌شده استفاده می‌کند.

یکی از موفق‌ترین نمونه‌های الگوریتم‌های مورچه، بهینه‌سازی کلونی مورچه (ACO) است که برای حل مسائل بهینه‌سازی گسسته به کار می‌رود و از رفتار جمع‌آوری آذوقه مورچه‌ها الهام گرفته شده است. مورچه‌ها با وجود بینایی محدود یا حتی نابینایی، قادر به یافتن کوتاه‌ترین مسیر بین لانه و منبع غذا هستند. این امر از طریق ارتباط با استفاده از مواد شیمیایی به نام فرمون صورت می‌گیرد که به عنوان نوعی ارتباط غیرمستقیم از طریق تغییراتی که روی محیط اطراف گذاشته می‌شود، عمل می‌کند.

الگوریتم مورچگان برای اولین بار برای حل مسائل بهینه‌سازی پیچیده مانند مسئله فروشنده دوره‌گرد ارائه شد. این الگوریتم از رفتار باقی گذاردن و تعقیب رد پا (فرمون) الهام گرفته است. آزمایشات پل دوراهه نشان داده‌اند که مورچه‌ها پس از مدتی، مسیری را انتخاب می‌کنند که فرمون بیشتری دارد، زیرا فرمون به دلیل فرایند اتوکاتالیزور روی مسیر کوتاه‌تر سریع‌تر انباشته می‌شود.

با این حال، حتی زمانی که طول مسیر بلندتر دو برابر کوتاه‌تر است، تمام مورچه‌ها از مسیر کوتاه‌تر استفاده نمی‌کنند و درصدی از آن‌ها ممکن است از مسیر بلندتر عبور کنند که به این عمل، کشف مسیر گفته می‌شود. تبخیر کند فرمون به کلونی مورچه‌ها اجازه می‌دهد تا مسیرهای نیمه‌بهینه را فراموش کرده و مسیرهای جدید و کوتاه‌تر را کشف کنند. یک مدل احتمالی برای نحوه عملکرد کلونی مورچه‌ها در آزمایش پل دوراهه ارائه شده است که با استفاده از شبیه‌سازی مورد ارزیابی قرار گرفته است.

در ACO، مورچه‌های مصنوعی، فرایندهای کامپیوتری هستند که به صورت احتمالی راه حل‌های مختلف مسئله را می‌سازند. این مورچه‌ها از ابزارهایی مانند ردپای فرمونی مصنوعی و اطلاعات ابتکاری استفاده می‌کنند. الگوریتم‌های ACO مختلفی وجود دارند که هرکدام از این ابزارها به روش‌های گوناگون استفاده می‌کنند. برای بهبود عملکرد الگوریتم‌های ACO در حل مسائلی مانند TSP، از بهینه‌سازهای محلی برای بهبود دادن جواب‌های ساخته شده توسط مورچه‌ها استفاده می‌شود. برای جلوگیری از ایجاد حلقه توسط مورچه‌ها، به آن‌ها حافظه محدودی داده می‌شود تا بخش‌هایی از مسیر طی شده و هزینه مربوطه را ذخیره کنند. این حافظه به مورچه‌ها امکان می‌دهد تا رفتارهای مفیدی مانند متمایل شدن به سمت قسمت‌هایی با فرمون بیشتر، قطعی شدن مسیر بازگشت با حذف حلقه‌ها و ارزیابی کیفیت جواب‌های تولید شده را از خود نشان دهند.

به دنبال پروژه‌های دانشجویی برتر هستید؟ با دانلود آسان پروژه‌های آماده برای استفاده، در زمان خود صرفه‌جویی کنید و بهترین نتایج را در پروژه‌های خود کسب کنید!

عناوین و فهرست کلی پروژه:

مقدمه**
* الهام از طبیعت
* رفتار کاوشگرایانه مورچه‌ها و بهینه‌سازی
* تاریخچه

**آزمایشات پل دوراهه**
* پل‌های مساوی
* نتایج آزمایش پل‌های مساوی (آزمایش اول)
* پل‌های نامساوی
* نتایج آزمایش پل‌های نامساوی (آزمایش دوم)
* نکته
* یک مدل احتمالی
* ادامه

**به سمت مورچه‌های مصنوعی**
* ابزارهای مورچه‌های مصنوعی
* ردپای فرمونی مصنوعی
* اطلاعات ابتکاری (Heuristic Information)
* مورچه‌های مصنوعی و حرکت روی گراف

**الگوریتم‌های ACO**
* تنظیمات پارامتر برای الگوریتم‌های ACO
* جستجوی محلی چیست؟
* نکته
* نکته
* نکته
* ادامه
* به روزآوری فرمون براساس کیفیت جواب‌ها
* ادامه
* رفتار جستجوی مسیر مورچه‌ها
* رفتار مورچه‌ها با در نظر گرفتن هر دو ابزار
* مسیر یابی مجدد و به روزآوری فرمون
* تبخیر رد فرمون
* ادامه
* تعداد مورچه‌ها و نوع به روزآوری فرمون (آزمایشاتی با پل دو راهه)
* تفاوت الگوریتم‌ها

**فراابتکاری کلونی مورچه**
* فراابتکاری کلونی مورچه
* فرایند اعمال خارق العاده
* اهمیت

**کاربرد**

**فراابتکاری ACO**
* دلائل انتخاب TSP
* مزیت ACO برای TSP
* یک مسئله ساده‌ی TSP
* گام اول – آماده سازی
* گام اول – آماده سازی (ادامه)
* تکرار 1- ثبت در حافظه
* تکرار 1- انتخاب مسیر بعدی (مورچه 1)
* تکرار 1- حل مثال در اکسل
* تکرار 1- ثبت مسیر جدید در حافظه (مورچه 1)
* تکرار 1- کلیه مورچه‌ها
* تکرار 1- ارزیابی مسیرها
* به روز رسانی فرومون
* اول تبخیر
* سپس تعدیل
* تکرار 1- تبخیر فرومون
* چگونگی تعدیل فرومون
* مثالی از تعدیل فرومون
* تکرار 1- تعدیل فرومون
* شبه کد الگوریتم AS

**مسیریابی شبکه‌های کامپیوتری با استفاده از ACO**
* ادامه

**منابع و مأخذ