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采用神经网络的遗传算法

发布时间:2025-01-26 21:09:27

① 神经网络算法 遗传算法 模糊算法 哪个好

没有哪种算法更好的说法,因为每种算法都有自己的优势。只能说某种算法在处理某种问题时,效果更好更合适。

  1. 神经网络不能说是一种算法,它是一种数学网络结构,各神经元的权值、阈值是用某种训练算法计算出来的。神经网络适用于非线性系统,可用于难以用数学表达式来描述的系统。

  2. 遗传算法在全局寻优问题上效果很好,因其收敛速度较快,且不易陷入局部极小点。其中实数编码法适合与神经网络结合,例如GA-BP神经网络。

  3. 模糊算法可将一些难以量化的参数模糊处理,并且算法较简单,尤其是适用于专家经验占主要地位的系统,因为添加一条专家经验只需往规则库里添加一条语句即可。用这种算法要注意区间不能划得太宽,否则算法太不精确。

② 关于神经网络,蚁群算法和遗传算法

  1. 神经网络并行性和自适应性很强,应用领域很广,在任何非线性问题中都可以应用,如控制、信息、预测等各领域都能应用。

  2. 蚁群算法最开始应用于TSP问题,获得了成功,后来又广泛应用于各类组合优化问题。但是该算法理论基础较薄弱,算法收敛性都没有得到证明,很多参数的设定也仅靠经验,实际效果也一般,使用中也常常早熟。

  3. 遗传算法是比较成熟的算法,它的全局寻优能力很强,能够很快地趋近较优解。主要应用于解决组合优化的NP问题。

  4. 这三种算法可以相互融合,例如GA可以优化神经网络初始权值,防止神经网络训练陷入局部极小且加快收敛速度。蚁群算法也可用于训练神经网络,但一定要使用优化后的蚁群算法,如最大-最小蚁群算法和带精英策略。

③ 神经网络和遗传算法有什么关系

遗传算法是一种智能优化算法,神经网络是人工智能算法的一种。
可以将遗传算法用于神经网络的参数优化中。

④ 遗传算法跟神经网络之间是什么关系

神经网络的设计要用到遗传算法,遗传算法在神经网络中的应用主要反映在3个方面:网络的学习,网络的结构设计,网络的分析。

1.遗传算法在网络学习中的应用

在神经网络中,遗传算法可用于网络的学习。这时,它在两个方面起作用

(1)学习规则的优化

用遗传算法对神经网络学习规则实现自动优化,从而提高学习速率。

(2)网络权系数的优化

用遗传算法的全局优化及隐含并行性的特点提高权系数优化速度。

2.遗传算法在网络设计中的应用

用遗传算法设计一个优秀的神经网络结构,首先是要解决网络结构的编码问题;然后才能以选择、交叉、变异操作得出最优结构。编码方法主要有下列3种:

(1)直接编码法

这是把神经网络结构直接用二进制串表示,在遗传算法中,“染色体”实质上和神经网络是一种映射关系。通过对“染色体”的优化就实现了对网络的优化。

(2)参数化编码法

参数化编码采用的编码较为抽象,编码包括网络层数、每层神经元数、各层互连方式等信息。一般对进化后的优化“染色体”进行分析,然后产生网络的结构。

(3)繁衍生长法

这种方法不是在“染色体”中直接编码神经网络的结构,而是把一些简单的生长语法规则编码入“染色体”中;然后,由遗传算法对这些生长语法规则不断进行改变,最后生成适合所解的问题的神经网络。这种方法与自然界生物地生长进化相一致。

3.遗传算法在网络分析中的应用

遗传算法可用于分析神经网络。神经网络由于有分布存储等特点,一般难以从其拓扑结构直接理解其功能。遗传算法可对神经网络进行功能分析,性质分析,状态分析。

遗传算法虽然可以在多种领域都有实际应用,并且也展示了它潜力和宽广前景;但是,遗传算法还有大量的问题需要研究,目前也还有各种不足。首先,在变量多,取值范围大或无给定范围时,收敛速度下降;其次,可找到最优解附近,但无法精确确定最扰解位置;最后,遗传算法的参数选择尚未有定量方法。对遗传算法,还需要进一步研究其数学基础理论;还需要在理论上证明它与其它优化技术的优劣及原因;还需研究硬件化的遗传算法;以及遗传算法的通用编程和形式等。

⑤ 遗传算法求解

遗传算法在很多领域都得到应用;从神经网络研究的角度上考虑,最关心的是遗传算法在神经网络的应用。在遗传算法应用中,应先明确其特点和关键问题,才能对这种算法深入了解,灵活应用,以及进一步研究开发。

一、遗传算法的特点

1.遗传算法从问题解的中集开始嫂索,而不是从单个解开始。

这是遗传算法与传统优化算法的极大区别。传统优化算法是从单个初始值迭代求最优解的;容易误入局部最优解。遗传算法从串集开始搜索,复盖面大,利于全局择优。

2.遗传算法求解时使用特定问题的信息极少,容易形成通用算法程序。

由于遗传算法使用适应值这一信息进行搜索,并不需要问题导数等与问题直接相关的信息。遗传算法只需适应值和串编码等通用信息,故几乎可处理任何问题。

3.遗传算法有极强的容错能力

遗传算法的初始串集本身就带有大量与最优解甚远的信息;通过选择、交叉、变异操作能迅速排除与最优解相差极大的串;这是一个强烈的滤波过程;并且是一个并行滤波机制。故而,遗传算法有很高的容错能力。

4.遗传算法中的选择、交叉和变异都是随机操作,而不是确定的精确规则。

这说明遗传算法是采用随机方法进行最优解搜索,选择体现了向最优解迫近,交叉体现了最优解的产生,变异体现了全局最优解的复盖。

5.遗传算法具有隐含的并行性

遗传算法的基础理论是图式定理。它的有关内容如下:

(1)图式(Schema)概念

一个基因串用符号集{0,1,*}表示,则称为一个因式;其中*可以是0或1。例如:H=1x x 0 x x是一个图式。

(2)图式的阶和长度

图式中0和1的个数称为图式的阶,并用0(H)表示。图式中第1位数字和最后位数字间的距离称为图式的长度,并用δ(H)表示。对于图式H=1x x0x x,有0(H)=2,δ(H)=4。

(3)Holland图式定理

低阶,短长度的图式在群体遗传过程中将会按指数规律增加。当群体的大小为n时,每代处理的图式数目为0(n3)。

遗传算法这种处理能力称为隐含并行性(Implicit Parallelism)。它说明遗传算法其内在具有并行处理的特质。

二、遗传算法的应用关键

遗传算法在应用中最关键的问题有如下3个

1.串的编码方式

这本质是问题编码。一般把问题的各种参数用二进制编码,构成子串;然后把子串拼接构成“染色体”串。串长度及编码形式对算法收敛影响极大。

2.适应函数的确定

适应函数(fitness function)也称对象函数(object function),这是问题求解品质的测量函数;往往也称为问题的“环境”。一般可以把问题的模型函数作为对象函数;但有时需要另行构造。

3.遗传算法自身参数设定

遗传算法自身参数有3个,即群体大小n、交叉概率Pc和变异概率Pm。

群体大小n太小时难以求出最优解,太大则增长收敛时间。一般n=30-160。交叉概率Pc太小时难以向前搜索,太大则容易破坏高适应值的结构。一般取Pc=0.25-0.75。变异概率Pm太小时难以产生新的基因结构,太大使遗传算法成了单纯的随机搜索。一般取Pm=0.01—0.2。

三、遗传算法在神经网络中的应用

遗传算法在神经网络中的应用主要反映在3个方面:网络的学习,网络的结构设计,网络的分析。

1.遗传算法在网络学习中的应用

在神经网络中,遗传算法可用于网络的学习。这时,它在两个方面起作用

(1)学习规则的优化

用遗传算法对神经网络学习规则实现自动优化,从而提高学习速率。

(2)网络权系数的优化

用遗传算法的全局优化及隐含并行性的特点提高权系数优化速度。

2.遗传算法在网络设计中的应用

用遗传算法设计一个优秀的神经网络结构,首先是要解决网络结构的编码问题;然后才能以选择、交叉、变异操作得出最优结构。编码方法主要有下列3种:

(1)直接编码法

这是把神经网络结构直接用二进制串表示,在遗传算法中,“染色体”实质上和神经网络是一种映射关系。通过对“染色体”的优化就实现了对网络的优化。

(2)参数化编码法

参数化编码采用的编码较为抽象,编码包括网络层数、每层神经元数、各层互连方式等信息。一般对进化后的优化“染色体”进行分析,然后产生网络的结构。

(3)繁衍生长法

这种方法不是在“染色体”中直接编码神经网络的结构,而是把一些简单的生长语法规则编码入“染色体”中;然后,由遗传算法对这些生长语法规则不断进行改变,最后生成适合所解的问题的神经网络。这种方法与自然界生物地生长进化相一致。

3.遗传算法在网络分析中的应用

遗传算法可用于分析神经网络。神经网络由于有分布存储等特点,一般难以从其拓扑结构直接理解其功能。遗传算法可对神经网络进行功能分析,性质分析,状态分析。

遗传算法虽然可以在多种领域都有实际应用,并且也展示了它潜力和宽广前景;但是,遗传算法还有大量的问题需要研究,目前也还有各种不足。首先,在变量多,取值范围大或无给定范围时,收敛速度下降;其次,可找到最优解附近,但无法精确确定最扰解位置;最后,遗传算法的参数选择尚未有定量方法。对遗传算法,还需要进一步研究其数学基础理论;还需要在理论上证明它与其它优化技术的优劣及原因;还需研究硬件化的遗传算法;以及遗传算法的通用编程和形式等。

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