從雞群算法看群體智能算法的發展趨勢

董學超 華北理工大學以升創新教育基地

從雞群算法看群體智能算法的發展趨勢

董學超 華北理工大學以升創新教育基地

分析比較各種群智能算法的特點，并重點研究了雞群算法的特異性特征，總結出雞群算法具有群體中個體角色分類、演變、競爭合作的新型特征。立足于雞群算法，分析預測未來群智能算法將蓬勃發展，求解更方便、準確，涉及領域更多，應用前景十分廣闊。

雞群算法 群智能算法 發展趨勢 綜合論述

隨著經濟與社會發展，大型問題樣本情況（問題有較多類型的已知數據）的產生以及越來越多的優化與非確定性結果問題的求解需求使得群智能優化算法得到了快速發展。近十年來，各種群智能算法不斷被提出，對已有群智能算法的改進與優化也一直在進行。粒子群、蟻群和魚群等群智能算法廣泛應用于各種實際問題，并取得了很好的效果。

2014年，一種新型群智能算法——雞群算法被提出，深化了群智能發展。本文立足于雞群算法，與傳統的群智能算法進行對比，分析其優勢，并對群智能算法的發展進行了展望預測。

1 群智能算法

群智能算法是通過模擬生物群體解決實際問題的一類仿生算法。對群體中單一個體的規則進行設定，個體狀態按照設定規則隨機變化，同時與其他個體相互影響，最終使群體系統呈現一定的規律性。群智能算法廣泛應用在尋找最優解、信號模擬、圖像處理、工程優化等大量理論與實際問題中，并能在可接受的精度范圍內求得令人滿意的結果。

1.1 雞群算法

雞群算法是模擬具有等級制度的雞群尋找食物的過程而研究出的一種群智能算法。雞群中存在著公雞、母雞和小雞三種不同的群體，三個群體在覓食過程中的能力和食物支配地位不同，從而對應的算法區間搜索范圍也有所區別。覓食過程是一個競爭與合作共存的過程，隨時間變化，個體角色也會改變，小雞會成長為大雞，提高了算法的適應范圍和適應度。

1.2 群智能算法的算法特征

群智能算法基本原理是通過大量的簡單個體實現有序的結果以解決復雜問題，基本按以下流程運行：隨機生成一定規模的具有無序個體的初始種群；種群中個體按照算法對應的規則進行更新（狀態發生改變）；在個體更新和群體中個體相互作用的影響下，經過一定時間，群體最終基本穩定于某一狀態，出現有序的有意義的狀態結果。

1.3 雞群算法相對于傳統群智能算法的特異性

相比于傳統智能算法，雞群算法在以下方面取得了突破：種群角色進行了區分，公雞、母雞和小雞的不同個體角色具有不同的特征和狀態更新策略，能夠適應復雜的實際問題需求；不同角色之間既存在支配關系，又存在競爭關系，算法運行效率高，結果收斂速度快；群體發展一定代數后，種群角色會發生變化，小雞會成長為大雞，避免了算法運行受到前期偶然因素的誤導，從而大大提高了算法的靈活性和準確性。

2 群智能算法發展趨勢

綜合分析各種應用廣泛的群智能算法，并重點研究雞群算法后，對未來群智能算法的發展趨勢進行合理展望：

①群智能算法將應用于更多更復雜的實際問題中。雞群算法的產生大大增加了群智能算法解決復雜問題的能力，將會帶動更多實際問題的群智能算法的求解應用。

②群智能算法的求解精度將被進一步提高。雞群算法的個體角色分類策略將被沿襲，并且得到進一步的發展和應用。

③更多更優秀的群智能算法將被發現。雞群算法提出了等級制度生物群體的仿生策略，自然界中存在猴群、雁群等大量具有等級的生物群體和煙花、浪花等非生物群體，可為群智能算法提供發展思路。

④用大量群體中簡單的無序個體進行模擬，由演變后的群體特征得到問題結果的根本思路不會改變。優化與改進方法不會違背以上基本策略，從而保證算法的簡單方便和準確性。

3 結語

本文對各種應用廣泛的群智能算法進行了比較，重點分析了新型的雞群算法的特異性特征，立足于雞群算法的突破，大膽預測了未來群智能算法的發展趨勢。群智能算法在未來將用于解決更多更復雜的問題，求解方便，結果可信，應用前景非常廣闊。

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