evolutionary algorithms
در نشریات گروه فنی و مهندسی-
Applying the ultrasonic vibration to the forming tool in single-point incremental forming reduces the forming force, increases the sheet formability, and reduces the spring-back. In the present research, with the aim of minimizing the sheet spring-back, the optimal structure of the multilayer perceptron neural network was extracted using three algorithms which are genetic algorithm, imperialistic competition algorithm, and equilibrium optimizer. Analyzing the optimal network with an R-value of 0.99973 and a root mean squared error of 0.0084 shows that the optimized network performs excellently in simulating the considered system. Then, the best network was used to optimize the variables affecting the objective functions. These objective functions include the average of measured depth (Have) and the spring-back coefficient (K). The input variables are: vertical step size, sheet thickness, tool diameter, wall inclination angle, and tool feed rate. The results showed that the optimized multilayer perceptron network can simulate the process with very good precision. Also, the extraction of optimal values shows that the maximum of Have and the minimum of K can be achieved with very good accuracy. Finally, the comparison of the three algorithms showed that the performance of the equilibrium optimizer was better in optimizing the neural network structure. On the other hand, in the optimizing process of the input variables, the imperialistic competition algorithm has been more efficient.Keywords: Incremental Forming, Ultrasonic Vibration, Spring-Back Phenomenon, Artificial Intelligence, Evolutionary Algorithms
-
Modeling of geochemical data to predict elements is done with different methods. The proposed method in this research is the use of an intelligent model and pathfinder elements. In this study, drilling and sampling were done in two porphyry and epithermal mineralization of the Masjed Daghi porphyry copper deposit, and we used the data from the porphyry mineralization to predict copper and the data from the epithermal mineralization to predict gold. By using geochemical data and performing correlation and sensitivity analyses, copper and gold pathfinder elements (Pb, Zn, Ag, Mo, As) were determined. Then, using the data of pathfinder elements and an intelligent artificial neural network model, we predict the grade of gold and copper elements. The data of pathfinder elements were used as input and the grade of gold and copper elements were used as output of the model. In this research, the optimization of the artificial neural network is done using several optimization algorithms such as simulated annealing algorithm (SAA), firefly algorithm (FA), invasive weed optimization algorithm (IWO) and shuffled frog leaping algorithm (SFLA). Comparing the results showed that ANN-SAA (Combining ANN with SAA) performs better than other built models. This superiority was evident both in the porphyry and epithermal mineralization. R2 and MSE of ANN-SAA model for Cu prediction were 0.8275 and 0.0303 for training data, 0.7357 and 0.0371 for testing data respectively. Also, R2 and MSE of ANN-SAA model for Au prediction were 0.6713 and 0.0463 for training data, 0.7040 and 0.0333 for testing data respectively.Keywords: Prediction Of Cu, Au, Artificial Neural Network, Evolutionary Algorithms, Arasbaran Metallurgical Zone, Porphyry Copper Deposits
-
سرمایه گذاری در تکنولوژی های باتری مقیاس بزرگ برای شبکه های برق هوشمند با استفاده از الگوریتم بهینه سازی گلف: تحلیل اقتصادی و بررسی تکنولوژی های مختلف باتری
با توجه به اهمیت روزافزون تکنولوژی های ذخیره سازی انرژی در مقیاس بزرگ برای بهبود عملکرد شبکه های برق، این مقاله به بررسی سرمایه گذاری در این تکنولوژی ها از منظر اقتصادی می پردازد. تمرکز اصلی مقاله بر روی استفاده از تکنولوژی های باتری های مقیاس بزرگ مانند باتری های ردوکس وانادیوم، باتری های پلی سولفید-برم، و باتری های روی-برم است که به دلیل ویژگی های خاص خود نظیر طول عمر بالا، کارایی مناسب، و هزینه های مقرون به صرفه، برای شبکه های برق هوشمند بسیار مناسب هستند. مدل پیشنهادی این تحقیق با بهره گیری از الگوریتم بهینه سازی گلف طراحی شده است، که به عنوان نوآوری اصلی این پژوهش به شمار می آید. این الگوریتم به طور خاص برای بهینه سازی عملکرد و سرمایه گذاری در سیستم های ذخیره سازی انرژی در مقیاس بزرگ به کار می رود. با استفاده از این مدل، تاثیرات اقتصادی استفاده از انواع مختلف تکنولوژی های باتری مورد تحلیل قرار می گیرد. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که در نظر گرفتن تکنولوژی های مختلف باتری و به کارگیری الگوریتم بهینه سازی گلف می تواند تاثیرات اقتصادی قابل توجهی در بهینه سازی عملکرد سیستم های ذخیره سازی انرژی داشته باشد.
کلید واژگان: الگوریتم های تکاملی، بهینه سازی، باتری های مقیاس بزرگ، شبکه های هوشمندInvesting in small power technologies for smart grids using golf optimization algorithm: Economic analysis and review of different battery technologiesConsidering the growing importance of energy storage technologies in large-scale construction to improve the performance of power grids, this paper examines the investment in these technologies from an economic perspective. The main article focuses on the use of large battery technologies such as redox vanadium batteries, polysulfide-bromine batteries, and zinc-bromine batteries for power grids due to their special characteristics such as long life, good efficiency, and affordable costs. Smart are very suitable. The proposed model of this research is designed using golf optimization algorithm, which is considered as the main innovation of this research. This algorithm is specifically used to optimize performance and investment in large-area energy storage systems. Using this model, the effects of using different types of technologies are analyzed. The results of the simulations show that considering different battery technologies and the operation of the golf optimization algorithm can have significant economic effects in optimizing the performance of energy storage systems.
Keywords: Evolutionary Algorithms, Optimization, Large Scale Batteries, Smart Grids -
Harris Hawks Optimization (HHO) algorithm, which is a new metaheuristic algorithm that has shown promising results in comparison to other optimization methods. The surprise pounce is a cooperative behavior and chasing style exhibited by Harris' Hawks in nature. To address the limitations of HHO, specifically its susceptibility to local optima and lack of population diversity, a modified version called Modified Harris Hawks Optimization (MHHO) is proposed for solving global optimization problems. A mutation-selection approach is utilized in the proposed Modified Harris Hawks Optimization (MHHO) algorithm. Through systematic experiments conducted on 23 benchmark functions, the results have demonstrated that the MHHO algorithm offers a more reliable solution compared to other established algorithms. The MHHO algorithm exhibits superior performance to the basic HHO, as evidenced by its superior average values and standard deviations. Additionally, it achieves the smallest average values among other algorithms while also improving the convergence speed. The experiments demonstrate competitive results compared to other meta-heuristic algorithms, which provide evidence that MHHO outperforms others in terms of optimization performance.
Keywords: Metaheuristics optimization algorithms, Nature-inspired algorithms, Harris Hawks algorithm, Evolutionary Algorithms, Global optimization problems -
امروزه، خوشه بندی نقش مهمی را در اغلب زمینه های تحقیقاتی مانند مهندسی، پزشکی، زیست شناسی، داده کاوی و... ایفا می نماید. در واقع خوشه بندی به معنای تقسیم بندی بدون نظارت می باشد. داده ها با استفاده از آن به دسته هایی که از نظر پارامترهای موردعلاقه، شباهت بیشتری به یکدیگر دارند، تقسیم می گردند. یکی از روش های معروف در این زمینه k-means می باشد. در این روش علی رغم وابستگی به شرایط اولیه و همگرایی به نقاط بهینه محلی، تعداد N داده به k خوشه با سرعت بالا، دسته بندی می شوند. در این مقاله جهت رفع مشکلات موجود از روش ترکیبی مبتنی بر الگوریتم های تکاملی و تئوری آشوب و k-means بهره گرفته خواهد شد؛ که علاوه بر رفع مشکلات ذکرشده، مستقل از تعداد متغیرها نیز خواهد بود. در این مقاله به منظور اعتبارسنجی، روش های پیشنهادی بر روی 13 مجموعه متفاوت مشهور پیاده سازی می گردد و نتایج با روش های الگوریتم ژنتیک، اجتماع ذرات، کلونی زنبور عسل، تبرید شبیه سازی شده، تکاملی تفاضلی، جستجوی هارمونی و k-means مقایسه خواهند گردید. توانایی بالا و مقاوم بودن این روش ها بر اساس نتایج مشهود خواهد بود.
کلید واژگان: خوشه بندی، الگوریتم K-Means، الگوریتم های تکاملی، آشوب، الگوریتم تکاملی آشوب گونهNowadays, clustering plays an important role in most research fields such as engineering, medicine, biology, data mining, etc. In fact, clustering means unsupervised division. By using it, the data are divided into categories that are more similar to each other in terms of the parameters of interest. One of the famous methods in this field is k-means. In this method, despite the dependence on initial conditions and convergence to local optimal points, N numbers of data are grouped into k clusters with high speed. In this article, to solve the existing problems, the combined method is used based on evolutionary algorithms, chaos theory and k-means; that is in addition to solving the mentioned problems, it will also be independent of the number of variables. In this article, for the purpose of validation, the proposed methods are implemented on 13 different famous collections, and the results are compared with genetic algorithm, particle community, bee colony, simulated refrigeration, differential evolution, harmony search, and k-means methods. The high ability and robustness of these methods will be evident based on the results.
Keywords: Clustering, K-Means Algorithm, Evolutionary Algorithms, Chaos, Chaoticevolutionary Algorithm -
تراشه های سه بعدی در سال های اخیر به منزله یک راه حل برای مجتمع سازی مدارهای الکترونیکی دیجیتال با اندازه بسیار بزرگ مطرح شده اند. در این تراشه ها چند لایه سیلیکونی روی هم قرار می گیرند که با یک واسط عایق از هم تفکیک شده اند. ارتباط بین لایه ها با اتصالات ویژه ای به نام TSV انجام می شود. اندازه TSVها بسیار بزرگ تر از اندازه گیت های منطقی است و همچنین، ساختن این نوع اتصالات بسیار پرهزینه است؛ بنابراین، ساختن تراشه های سه بعدی با شمار TSV کمتر، یکی از اهداف مهم در طراحی این تراشه هاست. پیاده سازی مدارهای منطقی دیجیتال روی تراشه های سه بعدی در سه مرحله کلی انجام می شود؛ بخش بندی، جانشانی و مسیردهی. در این مقاله مرحله بخش بندی و جانشانی با استفاده از الگوریتم فراابتکاری تبرید شبیه سازی شده یا SA انجام می شود که هدف اصلی این دو مرحله، کاهش تعداد TSVها و طول سیم به کاررفته در جانشانی بلوک های منطقی است. در این مقاله، یک نسخه بهبودیافته از الگوریتم مسیریاب توسعه داده شده است که به صورت کارا سیم بندی لازم برای اتصال ماجول ها را ایجاد می کند. نتایج شبیه سازی مدارهای معیار MCNC نشان می دهند روند طراحی ارایه شده نسبت به روش های پیشین، بسیار کاراتر است. در روش بخش بندی ارایه شده نسبت به روش FSA، TSVها به اندازه 15/6 درصد و زمان اجرا به میزان 79/27 درصد کاهش یافته اند. همچنین، در مقایسه با الگوریتم بخش بندی hMetis، به اندازه 78/9 درصد کاهش در تعداد TSV ایجاد شده است. این میزان بهبود در حالی است که الگوریتم پیشنهادی به میزان 73/31 درصد سریع تر عمل می کند.کلید واژگان: مدارهای مجتمع سه بعدی، الگوریتم های فرا ابتکاری، الگوریتمSA، بخش بندی، جانشانی و مسیردهیThe 3D integrated circuit is emerged as a promising solution to integrate very large-scale circuits on electronics chips. In such chips, several layers of silicon substrates are stacked which are separated by insulator interfaces. Interconnection between two layers is realized using Through Silicon Via (TSV). Fabrication of TSVs is challenging due to their large size and complex process. Consequently, the number of TSVs should be minimized in the circuit’s implementation. The 3D implementation consists of three main steps: Partitioning, Placement, and Routing. In this paper, the first two steps are accomplished using the Simulated Annealing-based optimization approach wherein minimization of the number of TSVs and total wire length are considered the main objectives. In this paper, an improved version of the pathfinder method has been developed which would efficiently generate the necessary interconnections among circuit modules. The results of simulations on MCNC benchmark circuits show that the proposed method outperforms the previous state-of-the-art methods in all aspects. In comparison with FSA, the number of TSVs is reduced by 6.15%, and the algorithm’s runtime is decreased by 27.79%. Moreover, in comparison with the hMETIS method, the number of TSVs is reduced by 9.78%, and the algorithm’s runtime is decreased by 31.73% .Keywords: 3D IC, Evolutionary Algorithms, SA algorithm, Partitioning, Placement, and Routing
-
نشریه یافته های نوین کاربردی و محاسباتی در سیستم های مکانیکی، سال دوم شماره 3 (پاییز 1401)، صص 34 -42پیش بینی دقیق از عمر مفید باقیمانده تجهیزات مکانیکی، برای تعمیرات و نگهداری وسایل ضروری است. تاکنون الگوریتم های داده محور زیادی ارایه شده است و نتایج خوبی در زمینه عیب یابی پیشگویانه حاصل شده است. در این مقاله با استفاده از الگوریتم فرا ابتکاری، بهینه سازی پارامترهای مربوطه انجام می شود، به طوری که از پنجره زمانی متحرک به همراه مدل ریاضی استفاده می شود. تنظیم پارامترهای مرتبط با داده ها در چارچوب بهینه سازی، اجازه استفاده از مدل های ساده مثل شبکه های عصبی با تعداد کمی لایه پنهان و تعداد کمی نورون در هر لایه را می دهد که در محیط هایی با منابع محدود نظیر سیستم های تعبیه شده قابل استفاده هستند. برای ارزیابی کارایی روش ارایه شده پیشنهادی، از شاخص امتیازدهی ریشه میانگین مربعات خطا و امتیاز سلامت عمر مفید استفاده شده است. بدین منظور مجموعه داده های تصادفی در نظر گرفته شده است که نتایج آن عمومیت و خاصیت مقیاس پذیری آن را نشان می دهد. با وجود استفاده از رگرسورها و الگوریتم های تکاملی خاص در این مطالعه، ترکیب های زیاد دیگری نیز امکان پذیر است و ممکن است برای کاربردهای متفاوت مناسب تر باشند. به علاوه این چارچوب عملا برای ساخت مدل، یعنی ایجاد بهترین معماری شبکه عصبی ممکن متناسب با یک کاربرد خاص، قابل استفاده است.کلید واژگان: شبکه های عصبی مصنوعی، پنجره زمانی متحرک، تخمین عمر مفید، الگوریتم های تکاملیJournal of New Applied and Computational Findings in Mechanical Systems, Volume:2 Issue: 3, 2022, PP 34 -42An accurate prediction of the remaining useful life of the equipment is necessary for use, repairs and maintenance. Useful life prediction has been widely used, while the data obtained from it is not functional in different conditions. Many data-driven algorithms have been proposed and good results have been obtained in the field of predictive troubleshooting. Therefore, in this article, the relevant parameters are optimized using the meta-heuristic algorithm, so that the moving time window is used along with the mathematical model. Setting parameters related to data in the optimization framework allows the use of simple models such as neural networks with a small number of hidden layers and a small number of neurons in each layer, which can be used in environments with limited resources such as embedded systems. To evaluate the effectiveness of the proposed method, the root mean square error scoring index and useful life health score have been used. For this purpose, a random data set has been considered and the results show the acceptability of the method.Keywords: Artificial Neural Networks, moving time window, useful life estimation, evolutionary algorithms
-
تحلیل ایمنی سیستم های نرم افزاری، خصوصا از نوع بحرانی-ایمنی، باید بطور دقیق انجام شود چون که وجود حتی یک خطای کوچک در چنین سیستم هایی ممکن است نتایج فاجعه باری داشته باشد ضمنا چنین تحلیلی باید قبل از پیاده سازی یعنی در مرحله طراحی و در سطح مدل انجام شود. وارسی مدل یک روش دقیق و مبتنی بر ریاضی است که ایمنی سیستم های نرم افزاری را با دریافت مدلی از آن و بررسی تمام حالت های قابل دسترس مدل انجام می دهد. با توجه به پیچیدگی بعضی سیستم ها و مدل های آن، وارسی مدل ممکن است با مشکل انفجار فضای حالت مواجه شود. بنابراین، وارسی مدل بجای تایید ایمنی چنین سیستم هایی، آنها را با یافتن خطاهایی از جمله بن بست رد می-کند. اگر چه قبلا هیوریستیکی برای یافتن بن بست در فضای حالت مدل ارایه شده و آن را در چندین الگوریتم جستجوی مکاشفه ای ساده و تکاملی بکار برده اند ولی سرعت تشخیص آن پایین بوده است. در این مقاله، یک هیوریستیک جدید برای یافتن بن بست در فضای حالت مدل ارایه کرده و سرعت تشخیص آن را، با بکار بردن در الگوریتم های جستجوی مکاشفه ای ساده از جمله عمقی تکرار شونده A* و جستجوی پرتو و الگوریتم های تکاملی مختلف از جمله ژنتیک، بهینه سازی ازدحام ذرات و بهینه سازی بیزی با روش قبلی مقایسه می کنیم. نتایج مقایسه تایید می کنند که هیوریستیک جدید می تواند حالت بن بست را در زمان کمتری نسبت به هیوریستیک قبلی پیدا کند.
کلید واژگان: تحلیل ایمنی، وارسی مدل، بن بست، هیوریستیک، الگوریتم های تکاملیThe safety analysis of software systems, especially safety-critical ones, should be performed exactly because even a minor failure in these systems may result in disaster consequences. Also, such analysis must be done before implementation, i.e. the design step and in the model level. Model checking is an exact and mathematical-based way that gets a model of a system and analyzes it through exploring all reachable states of the model. Due to the complexity of some systems and their models, this way may face the state space explosion problem, i.e. it cannot explore all available states. A solution to solve this problem in these systems is that model checking tries to refute them, instead of verifying them, by finding errors such as deadlock (if available).Although, a heuristic has been previously proposed to find a deadlock in the model's state space and it has been applied in several simple heuristic search and evolutionary algorithms, its detection speed has been low. In this paper, we propose a novel heuristic to detect a deadlock in the model's state space, and test and compare its detection speed by applying it in several simple heuristic search algorithms such as iterative deepening A*, beam search, and evolutionary algorithms such as genetic, particle swarm optimization, and Bayesian optimization. Comparison results confirm that the new heuristic can detect a deadlock in less time than the previous heuristic.
Keywords: Safety analysis, model checking, deadlock, heuristic, evolutionary algorithms -
هدف
در سال های اخیر، شاهد ظهور و گسترش الگوریتم های فرا ابتکاری و استفاده از آن ها جهت حل مسایل پیچیده، غیرخطی و ابعاد بالا بوده ایم. با توجه به اینکه الگوریتم های فوق برای حل مسایل پیچیده و در حال تغییر دنیای واقعی به کار می روند، دنیای الگوریتم ها و طراحی آن ها به شکل فزاینده ای پویا و رو به رشد بوده است. بنابراین، پیوسته شاهد به وجود آمدن الگوریتم های جدیدی هستیم. هدف از این تحقیق، ارایه یک الگوریتم فرا ابتکاری جدید به نام «الگوریتم بهینه سازی نظامی» می باشد.
روش شناسی پژوهشبا الهام از عملیات های نظامی الگوریتم پیشنهادی طراحی و ارایه گردید و پس از کدنویسی، توابع تست استاندارد و الگوریتم های محک برای ارزیابی عملکرد آن تعیین و مشخص شدند.
یافته هاعملکرد الگوریتم پیشنهادی به وسیله 23 تابع تست استاندارد و با در نظر گرفتن شاخص های «میانگین جواب ها»، «میانگین زمان محاسباتی» و «زمان همگرایی» در مقایسه با هشت الگوریتم محک شامل: ژنتیک، ازدحام ذرات، کلونی زنبور مصنوعی، قورباغه جهنده، رقابت استعماری، گرگ خاکستری، بهینه سازی وال و بهینه سازی ملخ مورد ارزیابی و سنجش قرار گرفت. نتایج نشان دهنده عملکرد مطلوب الگوریتم پیشنهادی است.
اصالت/ارزش افزوده علمیدر این مقاله، با الهام از عملیات های نظامی الگوریتم جدیدی به نام الگوریتم بهینه سازی نظامی (MOA) ارایه می شود که مبتنی بر جمعیت است و بر اساس «جستجوی تصادفی»، «تقسیم فضای جواب به چند منطقه و تخصیص بخشی از جمعیت به هر منطقه»، «جستجوی سواره نظام» و «جستجوی پیاده نظام» عمل می کند.
کلید واژگان: بهینه سازی، الگوریتم های فراابتکاری، الگوریتم بهینه سازی نظامی، الگوریتم های تکاملی، الگوریتم های ازدحامیPurposeIn recent years, meta-heuristic algorithms and their application in solving complicated, nonlinear, and high dimensions problems have increased dramatically and the fact that meta-heuristic algorithms are used to solve complex and changing problems of real life, has caused the algorithms world and their design to be very dynamic and alive; that's why new algorithms are constantly being created. Hence, the purpose of this research is to introduce a novel meta-heuristic algorithm called Military Optimization Algorithm (MOA).
MethodologyInspired by military operations, the proposed algorithm was designed and presented. After coding, Standard test functions and benchmark algorithms were determined to evaluate the performance of the algorithm.
FindingsThe performance of new algorithm is analyzed by 23 standard test functions and compared to 8 benchmark meta-heuristic algorithms including: Genetic Algorithm, Particle Swarm Optimization, Artificial Bee Colony, Shuffled Frog Leaping Algorithm, and Imperialist Competitive Algorithm, Grey Wolf Optimizer, Whale Optimization Algorithm, and Grasshopper Optimization Algorithm, by considering three indices of "average answers", "time complexity of algorithm (speed)" and "Convergence speed/ time". The results show the excellent performance of the proposed algorithm.
Originality/ValueIn this paper, inspired by military operations, a novel meta-heuristic algorithm called MOA is introduced. It is population-based and stable with "random search", "dividing solution space into several regions and allocating a part of the population to each region", "cavalry search", and "infantry search".
Keywords: optimization, meta-heuristic algorithms, Military Optimization Algorithm, evolutionary algorithms, Swarm Algorithms -
یکی از چالش برانگیزترین موضوعات مرتبط با وب سرویس ها مساله ترکیب آنهاست که به صورت یک گراف برای نمایش تعامل بین سرویس ها ارایه می شود. هر گره از این گراف، یک وب سرویس انتزاعی با وظیفه مشخص اما ویژگی های کیفی نامشخص است. برای هر سرویس انتزاعی، مجموعه ای از سرویس های کاندید با وظیفه یکسان اما ویژگی های کیفی متفاوت وجود دارد. جایگزینی یک وب سرویس کاندید برای هر سرویس انتزاعی به نحوی که یک ترکیب بهینه حاصل شود، یک مساله NP-hard است، لذا برای حل آن از الگوریتم های هیوریستیک استفاده می شود. تاکنون روش های متعددی برای ترکیب بهینه وب سرویس ها ارایه شده اما بیشتر این روش ها ساختار احتمالی را پشتیبانی نمی کنند. تنها یک روش ساختار احتمالی را پشتیبانی می کند که برای گراف های بزرگ مقیاس پذیر نیست، مبتنی بر قیود است و به تحلیل هر مسیر گراف به صورت جداگانه پرداخته است. این مقاله، رویکردی مقیاس پذیر و چندهدفه برای تحلیل گراف به صورت یکپارچه ارایه می دهد که علاوه بر پوشش دو الگوی جدید حلقه های تودرتو و حلقه های موازی، با ارایه روشی جهت ساده سازی ترکیب وب سرویس ها موجب بهبود کارایی نیز می شود. در این روش برای انتخاب بهینه وب سرویس ها و حفظ مقیاس پذیری، از الگوریتم های تکاملی NSGAII و SPEAII استفاده می شود. در روش پیشنهادی ابتدا در گراف هایی با الگوی شرطی، هر مسیر بر حسب احتمال آن، چند بار می شود و سپس از الگوریتم NSGAII به منظور تعیین بهترین مسیر در گراف و یافتن راه حل های بهتر استفاده می شود. روش پیشنهادی در مقایسه با بهترین روش مقایسه شده، 30 درصد در پارامتر قابلیت اطمینان و 121 میلی ثانیه در زمان پاسخ بهبود داشته است.کلید واژگان: ترکیب و انتخاب وب سرویس ها، وب سرویس های آگاه به کیفیت، ساختارهای پیچیده احتمالی، ساده سازی گراف، الگوریتم های تکاملی، الگوریتم NSGAII، الگوریتم SPEAIIOne of the most challenging issues with web services is the composition of them, which is presented as a graph to show the interaction between services. Each node in this graph is called an abstract web service which their function is specified but the quality features are unclear. For each abstract service, there is a set of candidate services with the same function but different qualitative features. Replacing a candidate web service for each abstract service so that an optimal combination is achieved is an NP-hard problem that cannot be solved in polynomials, hence to solve it using heuristic algorithms. Several methods have been proposed for the web services optimal composition, but most of these methods don't support the probability structure. Only one method supports a probability structure that is not scalable for large graphs, constraint based, and analyzes each path of the graph separately. This paper presents an integrated scalable multi-objective approach for analyzing graph to not only covering two new patterns of nested loops and parallel loops, but also improving performance with representing a method for simplifying web-service composition. In this method, evolutionary algorithms are used for optimal web services selection and scalability. The two selected evolutionary algorithms are NSGAII and SPEAII. In the proposed method, first in conditional graphs, each path is repeated according to its probability, and then the NSGAII algorithm is used to determine the best path in the graph and find better solutions. At the end of the article, the results of 8 methods are presented, which compared to the best of them, the proposed method has improved 30% in the reliability parameter and 121 milliseconds in response time.Keywords: Web services selection, Web service composition, quality-aware web services, probability complex structures, graph simplification, evolutionary algorithms, NSGAII algorithm, SPEAII algorithm
-
Combinatorial optimization is the procedure of optimizing an objective function over the discrete configuration space. A genetic algorithm (GA) has been applied successfully to solve various NP-complete combinatorial optimization problems. One of the most challenging problems in applying GA is selecting mutation operators and associated probabilities for each situation. GA uses just one type of mutation operator with a specified probability in the basic form. The mutation operator is often selected randomly in improved GAs that leverage several mutation operators. While an effective GA search occurs when the mutation type for each chromosome is selected according to mutant genes and the problem landscape. This paper proposes an adaptive genetic algorithm that uses Q-learning to learn the best mutation strategy for each chromosome. In the proposed method, the success history of the mutant in solving the problem is utilized for specifying the best mutation type. For evaluating adaptive genetic algorithm, we adopted the traveling salesman problem (TSP) as a well-known problem in the field of optimization. The results of the adaptive genetic algorithm on five datasets show that this algorithm performs better than single mutation GAs up to 14% for average cases. It is also indicated that the proposed algorithm converges faster than single mutation GAs.Keywords: Evolutionary Algorithms, Genetic Algorithm, Reinforcement Learning, Adaptive Mutation, Combinatorial Optimization
-
در این مقاله، مسئله بازآرایی چندهدفه شبکه های توزیع در حضور منابع تولید پراکنده DG مطالعه شده است. بیشتر، توابع هدفی مدنظر قرار گرفته اند که در بسیاری از مقالات در این زمینه بررسی شده اند؛ شامل تلفات و هزینه های بهره برداری. در این مقاله، علاوه بر تلفات و هزینه های بهره برداری، توان بهینه تولیدی منابع DG و انرژی توزیع نشده شبکه بررسی شده اند که یکی از پارامترهای اساسی قابلیت اطمینان شبکه های توزیع اند. در این مقاله، از الگوریتم PSOGSA برای حل مسئله بازآرایی چندهدفه فیدر توزیع کمک گرفته شده است. این الگوریتم، ترکیب شده الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) و جستجوی گرانشی GSA است. در ادامه، مقادیر توابع هدف با استفاده از توابع عضویت فازی، نرمالیزه شد ه اند. درنهایت، از منطق فازی برای یافتن بهینه ترین جواب در میان جواب های پارتو به دست آمده استفاده شده است. روش پیشنهادی روی دو سیستم آزمون 70 و 119 باسه IEEE پیاده سازی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهند روش پیشنهادی در بهبود توابع هدف در نظر گرفته شده، عملکرد موثری داشته و با برقراری یک تناسب مناسب میان توابع هدف مختلف، به معرفی ساختار بهینه تر با تلفات و هزینه بهره برداری کمتر و نیز قابلیت اطمینان بیشتر در مقایسه با سایر الگوریتم های بهینه سازی دست یافته است.
کلید واژگان: الگوریتم های تکاملی، بازآرایی شبکه توزیع، قابلیت اطمینان، منابع تولید پراکندهIn this paper, to solve the multi-objective problem of distribution feeder reconfiguration (DFR) in the presence of distributed generation (DG), the hybrid particle swarm optimization and gravitational search algorithm (PSOGSA) has been proposed, which is a combination of particle optimization (PSO) and gravitational (GSA) optimization algorithm. In this field, the power losses and operating costs are the two most used objective functions in the literature. In addition to the mentioned objective functions, this paper also considers the optimal generation capacity of DG resources and energy not supplied (ENS), which is one of the basic reliability indexes of distribution networks. In this paper, the values of different objective functions are normalized by the fuzzy method, and also the Fuzzy decision-maker is used to determine the most optimal solution among the Pareto-optimal solutions. The proposed algorithm is implemented on IEEE 70-bus and 119-bus test systems. The simulation results show the efficiency of the proposed PSOGSA in improving the considered objective functions. The proposed method, by establishing a suitable fit between different objective functions has introduced a more efficient structure with lower losses and operating costs, as well as greater reliability, compared to other optimization algorithms.
Keywords: Distribution feeder reconfiguration, Distributed Generation, Evolutionary Algorithms, reliability -
محاسبات کوانتومی روش جدیدی از پردازش اطالعات است که بر مبنای مفاهیم مکانیک کوانتومی بناشده است ومنجر به رخدادهای عجیب وقدرتمندی در حوزهکوانتوم می شود. هر ماتریس یکانی نمایش دهنده یک گیت کوانتومی است. سنتز مدارهای کوانتومی به فرایند تبدیل یک گیت کوانتومی به یک سری گیت های پایه اطلاق می شود و به دو دسته کلی مبتنی بر تجزیه و ترکیب تقسیم می گردد. در روش های دسته نخست با بهره گیری از روش های تجزیه ماتریسی مدارهای کوانتومی سنتز می شوند. این مطالعه به دسته دوم می پردازد که با استفاده از الگوریتم های تکاملی و به خصوص الگوریتم ژنتیک از ضرب گیت های ماتریسی برای دستیابی به مشخصه نهایی مدار کوانتومی بهره گرفته می شود.
کلید واژگان: لگوریتم تکاملی، الگوریتم ژنتیک، سنتز مدارای کوانتومی، محاسبات کوانتومیQuantum computing is a new method of information processing based on the concepts of quantum mechanics which leads to strange and powerful events in the field of quantum. Each unitary matrix represents a quantum gate. Synthesis of quantum circuits refers to the process of converting a quantum gate into a series of basic gates and is divided into two general categories, namely decomposition and composition-based. In the first category, quantum circuits are synthesized using matrix decomposition methods. This study deals with the second category, which uses evolutionary algorithms and especially genetic algorithms to multiply matrix gates to achieve the final characteristic of a quantum circuit.
Keywords: Evolutionary Algorithms, Genetic Algorithms, Synthesis of Quantum Circuits, Quantum Computing -
نشریه عصر برق، پیاپی 15 (تابستان 1400)، صص 33 -40
به دلیل رشد روز افزون تمایل افراد به عضویت و استفاده از شبکه های اجتماعی، برقراری ارتباط و به اشتراک گذاری داده های موجود در این شبکه ها، مورد توجه علوم مختلف همانند علوم سیاسی،روانشناسی، جامعه شناسی، اقتصاد و... قرارگرفته است. به همین دلیل، محققین اقدام به تشخیص واستخراج روابط بین افراد از داده های موجود دراین شبکه ها، برای ایجاد جوامع دقیق تر نمودهاند. با این حال هنوز روشی موثر جهت شناسایی و استخراج جوامع، بر مبنای داده های شبکه های اجتماعی ارایه نشده است. در این مقاله، به منظور خوشه بندی دقیق تر جوامع موجود در یک شبکه اجتماعی، روشی بر پایه استفاده از الگوریتم فرا ابتکاری تکاملی رقابت استعماری و با انتخاب جمعیت اولیه بر اساس معیار خوشه بندی مبتنی بر چگالی معرفی شده است. روش پیشنهادی در مقایسه با الگوریتم رقابت استعماری پایه، به طور میانگین مقدار ماژوالریتی را 45.21 %افزایش داده و جوامع منسجم تری را استخراج نموده است.
کلید واژگان: الگوریتم رقابت استعماری، الگوریتم های تکاملی، خوشه بندی گراف، خوشه بندی مبتنی بر چگالی، شبکه های اجتماعیDue to the growing desire of people to join and use social networks, communication and shar ing data in these networks has been considered by various sciences such as political science, psychology, sociology, economics, etc. Hence, researchers have begun to distinguish and extract relationships between individuals from the data contained in these networks, to create more accurate communities. However, there is still no effective method to identify and extract communities based on social media data. In this article, a method has been proposed for social network accurate clustering by using Imperial Competitive Evolutionary Algorithm (ICEA) and selecting the initial population based on the density-based clustering criterion. The proposed method has improved the result of modularity about 21.45% in average, compared to rival basic ICEA and extracted more densed communities.
Keywords: Imperial Competitive Algorithm, Evolutionary Algorithms, Graph Clustering, density-basedclustering, Social Networks -
افزایش تعداد وسایل نقلیه در کلان شهرها، پیامدهای منفی بر سلامت افراد، محیط زیست و اقتصاد داشته و نگرانی ها را به صورت فزاینده ای در این مورد افزایش داده است، حرکت وسایل نقلیه عمومی و شخصی در سطح شهر به منظور ارسال کالا، تردد شهری و یا حمل ونقل عمومی، تشدید و احتقان ترافیک را در پی داشته و نتیجه آن، انتشار آلاینده ها، افزایش تاثیرات روحی-روانی و ناهنجاری های اجتماعی، افزایش نامناسب هزینه های زندگی شهری، هدررفت سوخت فسیلی و در نهایت کاهش کیفیت زندگی شهری است. از این رو محققان زیادی را برآن داشته، تا ضمن یافتن راه حل های مناسب و بهینه، هزینه های حمل ونقل را کاهش داده و گامی موثر در بهبود شرایط زیست محیطی و صرفه های اقتصادی تردد شهری بردارند، لذا وجود این مهم یعنی رویکرد نقد و بررسی الگوریتم های حل مساله مسیریابی ضروری به نظر می رسد و در این مقاله سعی بر این شده تا با مروری بر کتب، نشریات و مقالات مجلات معتبر سال های گذشته در زمینه مسیریابی وسایل نقلیه، ضمن ارزیابی موردی یا کلی مطالعات و تحقیقات موجود، به نقاط قوت و ضعف آنها پرداخته و مدخلی برای تحقیقات و توسعه آتی ارایه گردد.
کلید واژگان: ترافیک، مسیریابی، ازدحام ترافیک، هوش محاسباتی، الگوریتم های تکاملیCongestion of vehicles in metropolitan areas has increasingly raised concerns about the negative consequences for human health, the environment and the economy. The movement of public and private vehicles in the city to send goods, urban traffic or public transport, intensifies traffic and result in social anomalies, release of pollutants, increasing the psychological impact and cost of urban living, waste of fossil fuels, and ultimately degrading quality of urban life. In this regard, many researches have addressed this problem amongst, the Computational Intelligence (CI)-based algorithms are in the center of attention. In this paper, we have reviewed the most recent and influential CI-based methods presented for solving the Vehicle Transportation Routing System (VTRS) problem.
Keywords: Traffic, Routing, Computational intelligence, Traffic congestion, Evolutionary algorithms -
Conventional and classical optimization methods are not efficient enough to deal with complicated, NP-hard, high-dimensional, non-linear, and hybrid problems. In recent years, the application of meta-heuristic algorithms for such problems increased dramatically and it is widely used in various fields. These algorithms, in contrast to exact optimization methods, find the solutions which are very close to the global optimum solution as possible, in such a way that this solution satisfies the threshold constraint with an acceptable level. Most of the meta-heuristic algorithms are inspired by natural phenomena. In this research, a comprehensive review on meta-heuristic algorithms is presented to introduce a large number of them (i.e. about 110 algorithms). Moreover, this research provides a brief explanation along with the source of their inspiration for each algorithm. Also, these algorithms are categorized based on the type of algorithms (e.g. swarm-based, evolutionary, physics-based, and human-based), nature-inspired vs non-nature-inspired based, population-based vs single-solution based. Finally, we present a novel classification of meta-heuristic algorithms based on the country of origin.Keywords: meta-heuristic algorithms, Meta-heuristic Optimization, Classification of Meta-Heuristic Algorithms, evolutionary algorithms, Swarm Algorithms
-
به منظور مدیریت و بهره برداری بهینه از منابع آب زیر زمینی آگاهی از تغییرات مکانی- زمانی سطح ایستابی و لزوم پیش بینی و مدل سازی آنها به منظور شناخت دقیق تر رفتار آبخوان نسبت به محرک های طبیعی و انسانی، امری ضروری است. با توجه به توسعه روزافزون فرامدل ها و ترکیب آنها با الگوریتم های بهینه سازی به منظور مدل سازی و پیش بینی متغیرهای هیدروژیولوژیکی، این سوال که استفاده از مدل های ترکیبی چقدر می تواند عملکرد فرامدل ها را بهبود بخشد، مطرح می شود. به منظور تلاشی در جهت یافتن پاسخ، در این پژوهش، چهار الگوریتم بهینه سازی فراکاوشی ازدحام ذرات (PSO)، ژنتیک (GA)، کلونی مورچگان (ACOR</sub>) و تکاملی تقاضلی (DE) با مدل سیستم استنتاج فازی- عصبی تطبیقی (ANFIS) ترکیب شد. عملکرد چهار مدل ترکیبی توسعه داده شده با مدل ANFIS و مدل سری زمانی (SARIMA) به عنوان مدل مرجع، جهت تخمین سطح آب زیرزمینی متوسط ماهانه آبخوان دشت صحنه در استان کرمانشاه، در بازه زمانی 19 سال آبی ارزیابی شد. به منظور مقایسه بهتر نتایج مدل ها، متغیرهای ورودی یکسان از تراز آب زیرزمینی در گام های زمانی مختلف (حداکثر 4 ماه بر اساس تابع خودهمبستگی تراز آبخوان) برای آنها درنظر گرفته شد. نتایج شاخص های نکویی برازش در مرحله آموزش و آزمون نشان داد اختلاف معنا داری بین مدل سری زمانی SARIMA نسبت به سایر مدل های ترکیبی مورد استفاده، وجود ندارد. اما با توجه به اینکه SARIMA فرآیندهای میانگین متحرک، اتورگرسیون، تغییرات فصلی و تاخیر را در مدل سازی اعمال می کند، در مدل سازی سطح آب زیرزمینی می تواند بیشتر مورد توجه قرار گیرد. مقادیر RMSE برترین مدل ترکیبی (ANFIS-GA) و SARIMA به ترتیب 0950/0 و 1012/0 متر به دست آمد. همچنین نتایج به دست آمده نشان داد که ترکیب الگوریتم های بهینه سازی درنظر گرفته شده با مدل ANFIS نتایج مدل را نسبت به مدل انفرادی ANFIS به صورت معنی داری بهبود نمی بخشد. نتایج این تحقیق می تواند محققان را در انتخاب آگاهانه مدل مناسب در پیش بینی زمانی سطح ایستابی آبخوان با توجه به معیارهای کارآیی، زمان و هزینه محاسبات و آماده سازی داده ها جهت ورود به مدل ها کمک نماید.
کلید واژگان: مدل سازی سطح آب زیرزمینی، SARIMA، ANFIS، الگوریتم های تکاملیTo optimize the management and optimal use of groundwater resources, it is necessary to be aware of the temporal-spatial changes of the stagnant level . For modeling and predicting hydrogeological variables, the question remains:To what extent these hybrid models can be effective compared to the individual model?, in this study four algorithms of particle overvoltage optimization (PSO) genetics (GA) ant colony (ACOR) and demand evolution (DE) were combined with the model of adaptive fuzzy-neural inference system (ANFIS).The four combined models performance developed with the ANFIS model and the time series model (SARIMA) as the reference model to estimate the average monthly groundwater level of the Sahneh plain aquifer in Kermanshah province was evaluated over 19 years.To better compare the results of the models, the same input variables of the groundwater level in different time steps (maximum four months based on the self-correlation function of aquifer level) were considered for them. The results of fitness indicators in the test and test phase showed that there was no significant difference between the SARIMA time series model compared to other combined models used.However, given that SARIMA applies average moving processes, authorization, seasonal changes, and delays in modeling, groundwater leveling can be given more attention in modeling. The RMSE values of the best hybrid model (ANFIS-GA) and SARIMA were 0.950 and 0.1012, respectively. The results also showed that the combination of optimization algorithms considered with the ANFIS model does not improve the model's results compared to the individual ANFIS model in terms of significance.
Keywords: Modeling, groundwater level, SARIMA, ANFIS, evolutionary algorithms -
Biogeography-Based Optimization (BBO) algorithm has recently been of great interest to researchers for simplicity of implementation, efficiency, and the low number of parameters. The BBO Algorithm in optimization problems is one of the new algorithms which have been developed based on the biogeography concept. This algorithm uses the idea of animal migration to find suitable habitats for solving optimization problems. The BBO algorithm has three principal operators called migration, mutation and elite selection. The migration operator plays a very important role in sharing information among the candidate habitats. The original BBO algorithm, due to its poor exploration and exploitation, sometimes does not perform desirable results. On the other hand, the Edge Assembly Crossover (EAX) has been one of the high power crossovers for acquiring offspring and it increased the diversity of the population. The combination of biogeography-based optimization algorithm and EAX can provide high efficiency in solving optimization problems, including the traveling salesman problem (TSP). This paper proposed a combination of those approaches to solve traveling salesman problem. The new hybrid approach was examined with standard datasets for TSP in TSPLIB. In the experiments, the performance of the proposed approach was better than the original BBO and four others widely used metaheuristics algorithms.
Keywords: Biogeography-Based Optimization, Evolutionary Algorithms, Traveling Salesman Problem -
بهینه سازی توپولوژی، باهدف تعیین بهترین الگوی توزیع جرم از جامع ترین مسائل درزمینه بهینه سازی سازه ای است. در کنار سختی سازه-ها به عنوان رایج ترین تابع هدف، بهینه سازی فرکانسی از اهمیت بالایی در صنایع مختلف برخوردار است که معمولا با افزایش فرکانس طبیعی پایه یا بیشینه سازی اختلاف دو فرکانس طبیعی متوالی قابل دسترسی است. پدیده فرکانس های طبیعی چندگانه، وابستگی نتایج بهینه سازی توپولوژی به مش، شطرنجی شدن ناحیه طراحی، قید تقارن هندسی و رخ دادن مد های ارتعاشی تصنعی محلی در نواحی دارای تمرکز پایین ماده، مهم ترین چالش های پیش روی طراح در مسائل بهینه سازی سختی و فرکانسی هستند که قابلیت ساخت سازه را نیز تحت تاثیر قرار می دهند. در تحقیق حاضر، الگوریتم بهینه سازی تکاملی دوسویه که یکی از الگوریتم های نوظهور در عرصه بهینه سازی توپولوژی برای سختی سازه ها به شمار می رود، برای مساله سختی و فرکانسی به طور مجزا و با استفاده از طراحی یک بسته نرم افزاری شامل یک کد متلب و حل گر اجزاء محدود آباکوس پیاده-سازی شده است. همچنین اثر قید تقارن هندسی روی توپولوژی سازه در مساله سختی و فرکانسی لحاظ گردیده است. در همین راستا بهینه سازی توپولوژی با توابع هدف سختی و فرکانسی روی یک تیر دوبعدی پیاده سازی شده است و درنهایت نتایج بهینه سازی برای هر دو تابع هدف با سازه ی اولیه مقایسه خواهند شد.کلید واژگان: بهینه سازی توپولوژی، الگوریتم های تکاملی، رویکرد تکاملی دوسویه، بهینه سازی فرکانسیTopology optimization of structures, seeking the best distribution of mass in the design space to improve the performance and weight of a structure, is one of the most comprehensive issues raised in the field of structural optimization. In addition to the structure stiffness as the most common objective function, frequency optimization is of great importance in industries achieved by maximizing the fundamental frequency or the gap between two consecutive eigenfrequencies. The phenomenon of multiple frequencies, mesh dependency of topology responses, checkerboarding, geometric symmetry constraint, and occurrence of artificial localized vibration modes in low density regions are the most important challenges faced by the designer in stiffness and frequency optimization problems which influence the manufacturability of the design too. In this paper, BESO method is applied for a frequency and stiffness problem separately via creating a software package including a Matlab code and Abaqus FE solver. Also, in this paper the effect of geometric symmetry constraint is considered on resulted topologies from stiffness and frequency problems. So the BESO method is applied for modeling a 2D beam and its stiffness and frequency optimization and finally the optimization results of both objective functions will be compared with initial structure.Keywords: Topology optimization, Evolutionary algorithms, BESO, Frequency optimization
-
ردیابی اهداف هوایی با مانور بالا کاربردهای زیادی در زمینه های دفاعی و غیردفاعی دارد. ردیابی هدف مستلزم تخمین توام موقعیت، سرعت و شتاب آن می باشد. در روش های مرسوم ردیابی اهداف هوایی فاصله تا هدف و زاویه سمت هدف که تابعی غیرخطی از حالت های سیستم می باشند، اندازه گیری می شوند. از آنجا که این اندازه گیری ها آغشته به نویز می باشند، جهت تخمین سرعت و شتاب هدف استفاده از روش های تخمین و فیلتر کردن امری ضروری است. فیلتر کالمن تعمیم یافته برای مواجهه با سیستم های غیرخطی و نویزهای گوسی عملکرد مناسبی دارد. ولی در پیاده سازی عملی با نویزهای غیرگوسی مانند نویز گلینت مواجه هستیم که در چنین مسائلی فیلترهای ذره ای عملکرد مناسب تری از خود نشان می دهند. از طرفی به علت بار محاسباتی بالای فیلترهای ذره ای، قابلیت پیاده سازی و بکارگیری آن ها به صورت بهنگام وجود ندارد. در این مقاله برای کاهش بار محاسباتی و بهبود عملکرد زمان حقیقی فیلتر ذره ای در حل مسئله ردیابی اهداف هوایی، از الگوریتم تکاملی بهینه سازی اجتماع ذرات در مرحله ی نمونه برداری استفاده شده است. روش پیشنهادی در سناریویی شامل تمام حالت های ممکن حرکت هدف با مانور بالا شبیه سازی و ارزیابی شده است. همچنین عملکرد فیلتر ذره ای تکاملی با فیلتر کالمن تعمیم یافته و تعدادی از فیلترهای ذره ای مقایسه شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی حاکی از این است که فیلتر ذره ای تکاملی در عین دقت بسیار بالاتر نسبت به فیلترهای مقایسه شده، قابلیت بهنگام بودن در ردیابی اهداف هوایی مانوردار را دارد.کلید واژگان: مدل شتاب سینگر، ردیابی هدف، الگوریتم تکاملی، فیلتر ذره ای، فیلتر ذره ای تکاملیManeuvering air targets Tracking has many applications in defensive and non-defensive areas. Target tracking requires the estimation of position, velocity, and acceleration, simultaneously. Common approaches for air targets tracking measures the distance to target and target heading angle which is a nonlinear function of system states. Since these measurements are noisy, using estimating and filtering methods for assessing the speed and acceleration of target is essential. Although, extended Kalman filter works well with nonlinear systems and Gaussian noises; in practice we encounter with non-Gaussian noises such as Glint which particle filters show better performance in them. In addition, due to the high computational load of particle filters, implementing and applying them is impossible. In this paper, the evolutionary algorithm of particle swarm optimization has been used in the sampling step to reduce computational load and improve the real-time performance of particle filter in solving air target tracking problems. The proposed method is simulated and evaluated in a scenario involving all possible motions of the target with high maneuvering. In addition, performance of an evolutionary particle filter with some particle filters and extended Kalman filter is compared. The simulation results indicate that the evolutionary particle filter has the capability of real time air targets tracking with maneuvering in comparison with the particle filter and extended Kalman filter while having high precision.Keywords: Singer Acceleration Model, target tracking, Evolutionary Algorithms, Particle Filter, Evolutionary Particle Filter
- 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.