ant colony algorithm
در نشریات گروه علوم پایه-
در این مطالعه، معادله کمی ساختار-ویژگی ((QSPR برای پیش بینی حد اشتعال پذیری بالای (UFL) 588 ترکیب آلی شامل ترکیب های هیدروکربنی، ترکیب های هالوژن دار، الکل ها، اترها، استرها، آلدهیدها، کتون ها، اسیدها، آمین ها، آمیدها، نیتریل ها، و ترکیب های نیترو مورد مطالعه قرار گرفت. طیف گسترده ای از توصیف کننده ها برای هر مولکول محاسبه شد. الگوریتم کولونی مورچگان حافظه دار (M-ACO) همراه با برازش خطی چند متغیره (MLR) برای انتخاب بهترین زیر مجموعه توصیف کننده هایی که سهم چشمگیری در ویژگی UFL دارند به کار برده شد. تبدیل متغیرهای متفاوتی در هر دو متغیر وابسته و مستقل به منظور دستیابی به مدل های برازش خطی چندمتغیره با کارایی بهتر انجام شد. بهترین مدل یک مدل چهار متغیره بود که با استفاده از توصیف کننده های محاسبه شده به عنوان متغیر مستقل و لگاریتم مقدارهای UFL به عنوان متغیر وابسته به دست آمد. این مدل دارای گستره کاربردی بسیار وسیعی شامل مقدارهای UFL بین 7/2 تا 100 درصد حجمی است. خطای آموزش مدل 1/0 واحد log UFL (80/0=R2) و خطای پیش بینی 12/0 واحد log UFL (75/0=R2) است. بنابراین، مدل از درستی خوبی برخوردار است و می تواند برای پیش بینی UFL گستره وسیعی از ترکیب های آلی به کار رود.
کلید واژگان: حد اشتعال پذیری بالا، الگوریتم کولونی مورچگان، تبدیل متغیر، روابط کمی ساختار-ویژگی، برازش خطی چند متغیرهIn this study, the Quantitative Structure-Property Relationship (QSPR) was proposed to predict the Upper Flammability Level (UFL) of 588 organic compounds including hydrocarbon compounds, halogenated compounds, alcohols, ethers, esters, aldehydes, ketones, acids, amines, amides, nitriles, and nitro compounds. A variety of molecular descriptors were calculated for each molecule. The Memorized-Ant Colony Algorithm (M-ACO) combined with multivariate linear regression (MLR) was used to select the best subset of descriptors that have a significant contribution to the UFL property. Different variable transformations were performed on both dependent and independent variables to obtain better multiple linear regression models. The best model was a four-variable model obtained by using the calculated descriptors as independent variables and the logarithm of UFL values as the dependent variable. This model has a very wide applicability range of UFL from 2/7 to 100 vol %. The training and test errors of the model were found to be 0/1 log UFL unit (R2 = 0.80) and 0.12 log UFL unit (R2 = 0.75), respectively. Therefore, the model has good accuracy and can be used to predict the UFL of a wide range of organic compounds.
Keywords: Upper Flammability Limit, Ant Colony Algorithm, Variable Transformation, Quantitative Structure-Property Relationships, Multivariate Linear Regression -
بندر امام خمینی یکی از بنادراستان خوزستان در خلیج فارس است که با داشتن 38 اسکله فعال به طول 7 کیلومتر، بزرگترین بندر فعال ایران بوده و حجم لایروبی سالیانه در این بندر حدود 600 هزار مترمکعب است که حدود 400 هزار متر مکعب از آن مربوط به کانال دورق و حدود 200 هزار مربوط به سایراسکله های بندر می باشد، از آنجایی که نرخ رسوبگذاری و هزینه لایروبی در این بندر چشمگیر می باشد در این پژوهش به بررسی و برآورد نرخ و حجم رسوبگذاری بر اساس اطلاعات میدانی و مدلسازی اخذ شده از سازمان بنادر و دریانوردی و مقایسه این مقادیر با نتایج به دست آمده از الگوریتم های فراابتکاری تحت نرم افزار متلب در شرایط دوبعدی جریان و همچنین حضور کلیه پارامترهای موثر بر انتقال رسوب کرانه راستا در بندر امام خمینی (ره) پرداخته شد. پس از تلفیق سه معادله سرک و کامفز و بایرام (CKB) و محاسبه ضرایب و توان های بهینه توسط الگوریتم های کلونی مورچگان، ژنتیک و تکامل دیفرانسیلی و ارزیابی و صحت سنجی با مقادیر به دست آمده از داده های میدانی موجود، خطای ضرایب و توان های محاسبه شده با استفاده از روش میانگین مربعات و بایاس محاسبه گردید، فلذا مشاهده شد که ضرایب و توان های به دست آمده از الگوریتم ژنتیک که در معادله CKB جایگذاری شدند بیشترین همپوشانی را با نرخ انتقال رسوب کرانه راستا حاصل از داده های میدانی دارد.
کلید واژگان: بندر امام خمینی (ره)، نرخ انتقال رسوب کرانه راستا (LSTR)، الگوریتم های فراابتکاری، معادله CKB، الگوریتم ژنتیک، الگوریتم کلونی مرچگان و الگوریتم تکامل دیفرانسیلیEvaluation of Longshore Sediment Transport Rate in Imam Khomeini port using three examples of meta-heuristics algorithmImam Khomeini port is one of the ports of Khuzestan province in the Persian Gulf, which has 38 active wharves with a length of 7 km, is the largest active port in Iran and the annual dredging volume in this port is about 600 thousand cubic meters, of which about 400 thousand cubic meters is related to the Duragh canal and about 200 thousand are related to other ports of the port, since the sedimentation rate and dredging cost in this port is significant, so, in this study the rate and volume of sedimentation based on field information and modeling obtained from the Ports and Maritime Organization And comparing these values with the results obtained from meta-heuristic algorithms under MATLAB software in two-dimensional flow conditions and also the presence of all parameters affecting the transfer of sediment along the coast in Imam Khomeini port. After combining the three equations of CERK, Kamphuis and Bayram (CKB) and calculating the optimal coefficients and capabilities by Differential Evolution, Ant Colony Optimization and Genetic Algorithm, evaluation and validation with the values obtained from the available field data, coefficient error and computational capabilities Calculated using the root mean squares and bias method, therefore, it was observed that the coefficients and powers obtained from the genetic algorithm that were placed in the CKB equation have the most overlap with the rate longshore sediment transport from field data.
Keywords: Imam Khomeini Port, longshore sediment transport rate (LSTR), metaheuristic algorithms, CKB equation, genetic algorithm, Ant Colony algorithm, Differential Evolution algorithm -
The problem of the distribution of dairy products, which is classified as a combinatorial optimization problem, cannot be solved in polynomial time. In this paper, an algorithm based on Ant Colony Hybrid meta-heuristic system and Geographic Information System (GIS) was used to find a near-optimal solution to this problem. Using the former method, the nearest neighbor heuristic algorithm was used to find an initial solution, and then, Campbell insertion algorithm having O($ n^{3} $) complexity was applied in order to find a feasible solution. Furthermore, cross exchange local search algorithm was utilized to reduce the time of finding a near-optimal solution. Using the latter method, with regard to geographic features of the problem, the distribution network was optimized by GIS. Besides, we attempted to optimize the distribution network of dairy products using multi-objective mathematical model.
Keywords: Ant colony algorithm, Geographic information system, Vehicle routing problem -
تعیین عمق و هندسه سنگ بسترهای مدفون در حوضه های رسوبی از اهداف راهبردی بسیاری از پروژه های اکتشافی به ویژه آب های زیرزمینی و ذخایر هیدروکربوری است. تحقیق پیش رو با هدف مدل سازی دو بعدی ضخامت رسوبات یک حوضه رسوبی با استفاده از وارون سازی داده های گرانی سنجی انجام شده است. در این پژوهش، طراحی و اجرای الگوریتم کلونی مورچگان به عنوان ابزاری توانمند برای مدل سازی غیر خطی دو بعدی داده های گرانی در دو مرحله مجزا بررسی شد. این الگوریتم جایگزینی برای روش های جستجوی محلی پاسخ از قبیل مارکوارت- لونبرگ و گاوس- نیوتن است. در مرحله نخست، درستی سنجی الگوریتم با داده های تولیدی از یک مدل مصنوعی راستی آزمایی شد. به این منظور، کارایی روش پیشنهادی در دو حالت بدون نوفه و همراه با نوفه سفید گاوسی تا ده درصد بررسی شد. نتایج مدل سازی همخوانی قابل قبولی با مدل اولیه حتی در حالت داده های آلوده به ده درصد نوفه سفید گاوسی نشان داد به گونه ای که در مدل سازی با هشت و ده درصد نوفه هم، ریشه میانگین مربع خطا برای داده های تولیدی با داده اولیه از 64/1 میلی گال و مدل به دست آمده با مدل اولیه از 4/131 متر فراتر نرفت. این نتایج گویای پایداری مناسب آن در برابر نوفه های سفید گاوسی با دامنه های به نسبت زیاد است. در مرحله دوم، وارون سازی داده های واقعی گرانی سنجی در حوضه رسوبی مغان انجام شد. در این مرحله نیز مقایسه نتایج الگوریتم کلونی مورچگان با نتایج مطالعات پیشین ازجمله مدل سازی داده های گرانی با الگوریتم مارکوارت- لونبرگ و نتایج لرزه نگاری، گویای عملکرد مناسب روش پیشنهادی بود.
کلید واژگان: گرانی سنجی، ضخامت رسوبات، مدل سازی وارون غیر خطی، جستجوی عمومی، الگوریتم کلونی مورچگان، حوضه رسوبی مغانInversion of basement relief of sedimentary basins is an important application among the non-linear modeling techniques. Particularly in sedimentary basins with hydrocarbon source potential, the thickness of sediments is one of the primary factors in determining the thermal maturation of these basins. Gravity methods have been vastly used to estimate the base of sedimentary basins. The aim of this research is two-dimensional modeling of the basement geometry of a sedimentary basin using the inversion of the gravimetry data. A common way to approach this problem is discretizing the basin using polygons (or other geometries), and solving the non-linear inverse problem by local optimization iteratively. This procedure provides a solution which highly depends on the initial model and the used prior information. Besides, due to the non-linearity of this inverse problem, local optimization methods will fail whenever there is no reliable initial model. The global optimization method is a promising alternative to classical inversion methods because the quality of their solutions does not depend on the initial model. Also, they do not use the derivatives of the objective function.Ant colony algorithm (ACO) is one of the kinds of important swarm intelligence algorithms which have been successfully applied in many fields such as inversion of geophysical data. This research, in two separate stages, investigates the design and implementation of the ACO as a powerful tool for two-dimensional non-linear modeling of gravity data. ACO can be a substitution for the local response methods such as Marquardt-Levenberg and Gauss-Newton. To apply this algorithm in the problem under consideration, it was validated with the data obtained from a synthetic model and then, reverse modeling of the real data was performed. For evaluating the validation of this developed algorithm, it was tested by the synthetic model. Data from the synthetic models were modeled by using the developed algorithm, and acceptable results were obtained. By using this approach, the topography of the basement in the synthetic model was obtained with acceptable accuracy. In this study, the effect of ACO algorithm on different values of probable noises was investigated. The results indicate that this algorithm is suitably stable against the Gaussian white noise with relatively high amplitudes. In modeling for high noise percentage, the root mean square error of the data calculated with the original data didn't exceed 1.64 mGal and that obtained with the original model at most was 131.4 m. The results of modeling show acceptable agreement with the original model even in the case of data contaminated with 10% Gaussian white noise.The reliability of the proposed method to the inversion of a real gravity data was confirmed by applying it on a real gravity profile in the Moghan sedimentary basin. The results of this modeling are compatible with previously published works in this area.
Keywords: : Gravimetry, thickness of sediments, Nonlinear gravity inversion, global optimization, Ant Colony Algorithm, Moghan Basin Sedimentary -
مقدمهمیزان پیشرفت سرطان پستان (مرحله،Staging) ، یکی از مهم ترین عوامل تعیین کننده میزان بقای فرد بیمار و انتخاب روش های درمانی مناسب توسط پزشکان است. معمولا تعیین پیشرفت سرطان پستان، پس از عمل جراحی و از طریق ارزیابی بافت شناسی انجام می شود. از این رو یافتن الگوریتم مناسبی که بتواند میزان پیشرفت و همچنین مرحله (Staging) سرطان پستان را تعیین کند، به پزشکان در ارایه روش های درمانی مناسب کمک فراوانی خواهد کرد. لذا در این پژوهش تلاش شده است تا با استفاده از تکنیک های داده کاوی، یک مدل قوی پیش بینی مرحله سرطان پستان معرفی گردد.روش بررسیدر این پژوهش، یک مدل مکانیزه با استفاده از سیستم TNM و همچنین استفاده از الگوریتم کلونی مورچگان، برای تشخیص مرحله سرطان پستان، پیشنهاد شده است. این روش ها به دلیل عدم نیاز به عمل جراحی، باعث کاهش زیاد هزینه ها و آسیب های روحی بیمار می شود. برای ارزیابی سیستم، از دیتاست بین المللی SEER و یک دیتاست محلی از اطلاعات 1148 بیمار زن مبتلا به سرطان پستان، استفاده شد و دو معیار «دقت» و «سطح زیر نمودار راک» برای طبقه بندی های مختلف محاسبه گردید. یافته ها: با استفاده از سیستم TNM برای دیتاست SEER، دقت 93/99% و برای دیتاست محلی، دقت 91/99% و با استفاده از الگوریتم کلونی مورچگان، برای دیتاست SEER دقت 43/99% و برای دیتاست محلی، دقت 95/98% بدست آمد. همچنین مشخص گردید علاوه بر ویژگی های مورد استفاده مرسوم T ، N و M، ویژگی های دیگری همچون تهاجم عروقی، سن بیمار، گروه خونی، تعدا فرزندان، محل تولد، بافت شناسی سلولی، نوع بافت درگیر و Site-Specific Factor های شماره 2 ، 3 و 6 نیز می توانند به عنوان عوامل مهم در تعیین مرحله بالینی بیماران مبتلا به سرطان پستان استفاده شوند. نتیجه گیری: بر اساس نتایج حاصل، دو طبقه بند Logistic و Multi Class Classifier به ترتیب دارای بالاترین میزان دقت برای دیتاست های SEER و محلی این پژوهش هستند.کلید واژگان: سرطان پستان، تشخیص مرحله، داده کاوی، سیستم TNM، الگوریتم کلونی مورچگانIntroductionStaging is one of the most important factors determining the survival of a patient suffering from breast cancer and plays a key role in choosing treatment modalities. The method of choice for cancer staging is surgery followed by histological evaluation. However, finding a predictive algorithm to replace surgery in the staging of breast cancer is both cost- and time-saving and helps physicians to provide appropriate therapeutic techniques. The present paper introduces a strong predictive model for breast cancer staging using data mining techniques.MethodsWe suggested a mechanized model based on the TNM staging system and the ant colony algorithm. This method would reduce the patient’s mental stress and financial costs because it does not need a surgical operation. The SEER international dataset and a local data set of 1148 women with breast cancer were used to evaluate the system performance, and model accuracy and the area under the ROC curve were calculated for different classifications.ResultsUsing the TNM system, the accuracy rates were 99.93% and 99.91% for the SEER international dataset and the local dataset, respectively. The accuracy rates were 99.43% and 98.95% for the SEER international dataset and local dataset, respectively, when the ant colony algorithm was applied. Our results indicated that in addition to commonly used features in the TNM system, other features such as vascular invasion, age, blood group, number of children, birthplace, histology, CS Extension, positive regional node, morphology, and Site-Specific Factors 2, 3, and 6 can be used as important factors for breast cancer staging.ConclusionBased on the results obtained, the two Logistic and Multi-Class Classifiers have the best accuracies for the SEER and local datasets in this study.Keywords: Breast Cancer, Stage detection, Data mining, TNM system, Ant Colony Algorithm
-
هدف از این پژوهش،مدل سازی معکوس سه بعدی بی هنجاری های گرانی به منظور دستیابی به مدل چگالی در مقاطععمقیمتفاوت است.در این تحقیق، از روش جدیدی بر مبنای روش های تصادفیدر حل مسائل بهینه سازی معکوس در ژئوفیزیک استفاده شده است. الگوریتم های تکاملی از جمله روش های تصادفی ای هستندکه می توان به کار گرفت. الگوریتم کلونی مورچگان از این دسته الگوریتم ها است، که از رفتار مورچه ها در طبیعت، برای یافتن کوتاه ترین مسیر از لانه تا غذا الهام گرفته است. با تعمیم این رفتار مورچه ها به مسئله های معکوس در ژئوفیزیک، به منظور یافتن مدلی که به بهترین وجه به داده های مشاهده ای برازش داده شده باشد، می توان از این الگوریتم استفاده کرد. برای پیاده سازی این الگوریتم برنامه ای به زبان مت لب(MATLAB)نوشته شده است. به منظور بررسی کارایی روش، سه مدل مصنوعی متفاوت مورد آزمایش قرار گرفت. ساختار مدل های مصنوعی مورد نظر به صورت ترکیبی از مکعب های سه بعدی در نظر گرفته شده است، تا بتوان هر ساختار نامشخص هندسی را با استفاده از آن مدل کرد. در مثال اول، هدف، بررسی بی هنجاری حاصل از دو مدل ساده با تباین چگالی متفاوت است که در عمق های متفاوتی قرار دارند. در مثال دوم، به منظور ارزیابی توانایی الگوریتم در معکوس سازی بی هنجاری هایی با مقادیر کوچک، مدلی با هندسه پلکانی در عمق های گوناگون با تباین چگالی ثابت مورد آزمایش قرار گرفت. درنهایت در مثال سوم، به بررسی بی هنجاری حاصل از دو مدل با هندسه پیچیده Tو Lو تباین چگالی متفاوت پرداخته شده است. این روش برای مدل های مصنوعی بدون نوفه و با نوفه 5% آزمایش شد. نتایج به دست آمده نشان داد که با استفاده از الگوریتم کلونی مورچگان می توان بی هنجاری حاصل از مدل هایی با هندسه پیچیده و جهت دار را به خوبی مدل سازی کرد و همچنین این روش برای ترکیبی از مدل ها با تباین چگالی گوناگون که در عمق های متفاوتی قرار گرفته اند نیز، قابل استفاده است. علاوه بر این، این الگوریتم توانایی معکوس سازی بی هنجاری هایی در حدود MGAL را دارد.
کلید واژگان: الگوریتم کلونی مورچگان، مدل سازی معکوس، مدلمصنوعی، داده گرانیThe objective of this study is the 3D modeling inversion of gravity anomalies in order to obtain a density model in different depth sections. We used a new method based on stochastic methods. Among the stochastic methods that can be applied for solving inverse optimization problems in geophysics are meta-heuristic algorithms which are based on artificial intelligence. The ant colony algorithm is categorized in this group of algorithms. It works on the basis of probability and trial and error and follows ant's behavior in finding the shortest distance between the nest and the food. This behavior of ants is closely similar to the inverse problems in geophysics which try to find the best solution for the unknowns in observation model. Therefore, this idea is applied for solving linear inverse problems. A MATLAB-based inversion code for the presented method was prepared. To examine the performance of this method, three different artificial models were assayed. The structure of these models was considered as a combination of 3- dimentional cubes so as to model every unknown geometrical structure. In the first example, our purpose was to investigate interferential anomalies resulting from two simple models with different density contrasts located in different depths. In the second example, to show the ability of the algorithm in an inversion using small anomalies, a model of an irregular geometry was assessed in different depths. Finally, in the third example, an interferential anomaly resulting from two models of complicated geometry, namely T and L and of different density contrasts was assessed. This method was applied for artificial models with and without noise. The results show that for an inversion by the use of the ant colony algorithm, there is no need to separate the interferential anomaly and it is possible to use it for a combination of density contrasts. Also, this algorithm is able to inverse anomalies of an order of 103MGAL. These anomalies belong to very small causative bodies such as: cavities and small orebodies. These anomalies are the main object of enviromental or engineering geophysics. The algorithm is semi-authomatic and search the best results without comprehensive pre-conditions. The method is well designed to consider the multiple anomalies in complex conditions. This character enables us to use it for interpretation of complex anomalies caused by geological sources where most of the semi-authomatic methods are useless. On the other hand, the inversion algorithm can be applied for different density contrasts. Relative positive or negative anomalies could be obtained by applying this method. This means that all different anomalies regarding their density contrasts can be detected and modelled through this method. Therefore we are not forced to isolate the object anomalies for inversion and this makes its application fast and easy for the whole surface of the Bougure residual anomalies. This character is very rarely obtainable in the published inversion algorithms. This character is particularly helpful when we would like to invert the precise data in the case of engineering geophysics. Another advantage of this method is its velocity due to its usage of probability and trial and error theory. This advantage is very important when we are facing with a large set of data and parameters to invert. The high number of parameters is a major problem in linear inversion methods, but can be treated by this method very properly.Keywords: Ant colony algorithm, modeling inversion, artificial model, gravity data
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.