多種群協(xié)同進化及其在創(chuàng)新概念設(shè)計中的應(yīng)用.pdf

1、坐塹墮蔓查堂堡主堂堡堡苧6‘339單位代碼10445學(xué)號20032654分類號TP39141必孝存缸大學(xué)碩士學(xué)位論文論文題目多種群協(xié)同進化及其在創(chuàng)新概念設(shè)計中的應(yīng)用學(xué)科專業(yè)名稱計算機軟件與理論申請人姓名臧文科導(dǎo)師姓名劉希玉教授論文提交時間2005年6月采激簿勿全汶公砸山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要當前科學(xué)技術(shù)正進入多學(xué)科相互交叉、相互滲透、相互影響的時代，生命科學(xué)與工程科學(xué)的交叉、滲透和相互促進是其中一個典型例子，也是近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一

2、個顯著特點。進化算法的蓬勃發(fā)展正體現(xiàn)了科學(xué)發(fā)展的這一特點和趨勢。最近20年，創(chuàng)新進化設(shè)計得到廣泛的研究，它已經(jīng)成為最重要的計算和創(chuàng)新設(shè)計技術(shù)之一。許多研究人員投身于這一領(lǐng)域，涉及到自生長系統(tǒng)、遺傳程序設(shè)計、創(chuàng)新進化系統(tǒng)等等。其中，PJBentley的論文(Bentley，PJ[1])系統(tǒng)地揭示了利用遺傳算法進行創(chuàng)新和優(yōu)化概念設(shè)計的思想，包括各種各樣的不同形狀的三維實體。他提出了一種利用遺傳算法作為核心的遺傳算法設(shè)計系統(tǒng)，并且演示了對15

3、個實體對象在傳統(tǒng)和非傳統(tǒng)兩種方式下設(shè)計的成功進化，例如桌子、五棱柱等等。與這種創(chuàng)新進化設(shè)計方法相比，還有另一項由LecienneBlessing承擔的重要工作一基于過程的設(shè)計系統(tǒng)。她研究設(shè)計過程中規(guī)定的模型，包含設(shè)計知識的分類，支持具體設(shè)計行為的方法，以及基本的計算機工具。她提出了一種解決方案，通過強調(diào)過程和整合這些方法來推動設(shè)計工作。她的實現(xiàn)是圍繞一個設(shè)計模型發(fā)展來的基本設(shè)計支持系統(tǒng)，這其中包括四個核心階段：(1)設(shè)計特性的確定：(2

4、)支持類型的確定；(3)需求的發(fā)展和支持系統(tǒng)的功能；(4)模型和支持系統(tǒng)的發(fā)展；(5)系統(tǒng)核心進化。進化計算提供了眾多的設(shè)計優(yōu)勢，無疑是一種強大的方法，提供了各種可能的設(shè)計解決方案，可以被優(yōu)化而且方便的進行分析。進化計算已經(jīng)被成功應(yīng)用到各種民用和工程設(shè)計難題上去(LiuXiyu，F(xiàn)razer，JH[2][3])。進化設(shè)計提供了各種機制，在可行解空間中尋找最優(yōu)解，在這里進化過程應(yīng)用到了多個群體。事實上，進化不僅僅是一種優(yōu)化工具，也是一種搜

5、索和創(chuàng)新工具，因為它通過與其他的選擇結(jié)合而成為一種新的解決方案。這其中有兩步最重要的操作產(chǎn)生新的的個體，這就是交叉和變異。進化系統(tǒng)的核心部分一遺傳算法，能夠保持并進化設(shè)計種群和操作種群。從上述不難看出，進化可能是將來最有前途的工具，但是它的應(yīng)用現(xiàn)在卻常常被局限到單體進化。這一限制是由于進化算法和技術(shù)的復(fù)雜性，這導(dǎo)致了進行多目標優(yōu)化和計算更有強有力算法的發(fā)展，這就是多種群協(xié)同進化算法。發(fā)展協(xié)同進化技術(shù)的動機之一，是設(shè)計問題經(jīng)常被描述為多目