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細菌覓食算法
鎖定
細菌覓食算法是一種通過趨化、複製和驅散三種行為來實現尋優的新型羣體智能優化算法。
根據細菌菌落生長演化的基本規律提出一種新的細菌菌落優化算法。首先，依據細菌生長繁殖規律，制定符合算法需要的個體進化機制。其次，根據細菌在培養液中的覓食行為，建立算法中個體泳動、翻滾、停留等運動方式。最後，借鑑菌落中細菌信息交互方式，建立個體信息共享機制。另外，該算法提供了一種新的結束方式，即在沒有任何迭代次數或精度條件的前提下，算法會隨着菌落的消失而自然結束，並且可以保持一定的精度。通過與兩類PSO算法比較的仿真實驗驗證了細菌菌落優化算法的效果，通過仿真實驗驗證了細菌菌落優化算法自然結束過程。
- 中文名
- 細菌覓食算法
- 外文名
- Bacterial Foraging Algorithm,
- 縮 寫
- BFA
- 類 型
- 細菌覓食優化算法
細菌覓食算法簡介
細菌覓食算法(Bacterial Foraging Algorithm,BFA)[亦有稱為細菌覓食優化算法(Bacterial Foraging Optimization algorithm,BFO||BFOA)]由K.M.Passino於2002年基於Ecoli大腸桿菌在人體腸道內吞噬食物的行為，提出的一種新型仿生類算法。該算法因具有羣體智能算法並行搜索、易跳出局部極小值等優點，成為生物啓發式計算研究領域的又一熱點。
細菌覓食算法步驟
細菌覓食算法模仿大腸桿菌在人體腸道內覓食行為，屬於仿生類優化算法。在BFA模型中，優化問題的解對應搜索空間中細菌的狀態，即優化函數適應值。BFA算法包括趨化(chemotaxis)、複製(reproduction)和驅散(elimination-dispersal)3個步驟。
①細菌向富養區域聚集的行為稱為趨化。在趨化過程中，細菌運動模式包括翻轉(tumble)和前進(run||swim)。細菌向任意方向移動單位步長定義為翻轉。當細菌完成一次翻轉後，若適應值得到改善，將沿同一方向繼續移動若干步，直至適應值不再改善，或達到預定的移動步數臨界值。此過程定義為前進。
②一旦生命週期結束，即達到臨界趨化次數，細菌將進行繁殖。細菌的繁殖過程遵循自然界“優勝劣汰，適者生存”原則。以趨化過程中各細菌適應值累加和為標準，較差的半數細菌死亡，較好的半數細菌分裂成兩個子細菌。子細菌將繼承母細菌生物特性，具有與母細菌相同的位置及步長。為簡化計算，可以規定複製過程中細菌總數保持不變。
③趨化過程可確保細菌的局部搜索能力，複製過程能加快細菌的搜索速度，但對於複雜的優化問題，趨化和複製無法避免細菌陷入局部極小現象發生。BFA引入驅散過程以加強算法全局尋優能力。細菌在完成一定次數的複製後，將以一定概率被驅散到搜索空間中任意位置。
