مقدمه ای بر الگوریتم بهینه سازی کولونی مورچه ها یا Ant colony

[آریوبرزن 13,988]

مقدمه ای بر الگوریتم بهینه سازی کولونی مورچه ها یا Ant colony

 

انسان همیشه برای الهام گرفتن به جهان زنده پیرامون خودنگریسته است.یکی از بهترین طرح های شناخته شده ،طرح پرواز انسان است که ابتدا لئوناردوداوینچی (1519-1452)طرحی را از یک ماشین پرنده را بر اساس بدن خفاش رسم کرد.

 

چهارصد سال بعدکلمان آدر ماشین پرنده ای ساخت که دارای موتور بود وبه جای بال از ملخ استفاده می کرد.

 

هم اکنون کار روی توسعه سیستم های هوشمندبا الهام از طبیعت ا ززمینه های خیلی پرطرفدار هوش مصنوعی است. الگوریتم های ژنتیک که با استفاده از ایده تکاملی داروین وانتخاب طبیعی مطرح شده ،روش بسیار خوبی برای یافتن مسائل بهینه سازی است.ایده تکاملی داروینی بیانگر این مطلب است که هر نسل نسبت به نسل قبل دارای تکامل استوآن چه در طبیعت رخ می دهدحاصل میلیون ها سال تکامل نسل به نسل موجوداتی مثل مورچه است. الگوریتم کلونی مورچه برای اولین بار توسط دوریگو(Dorigo)وهمکارانش به عنوان یک راه حل چند عامله (Multi Agent)برای مسائل مشکل بهینه سازی مثل فروشنده دوره گرد(TSP)ارائه شد.

 

عامل هوشمند(Intelligent Agent )موجودی است که از طریق حسگر ها قادر به درک پیرامون خود بوده واز طریق تأثیر گذارنده ها می تواند روی محیط تأثیر بگذارد.

 

الگوریتم کلونی مورچه الهام گرفته شده از مطالعات ومشاهدات روی کلونی مورچه هاست.این مطالعات نشان داده که مورچه ها حشراتی اجتماعی هستند که در کلونی ها زندگی می کنندورفتار آن ها بیشتر در جهت بقاءکلونی استتا در جهت بقاءیک جزءاز آن.یکی از مهمترین و جالبترین رفتار مورچه ها ،رفتار آن ها برای یافتن غذا است وبویژه چگونگی پیداکردن کوتاهترین مسیر میان منابع غذایی وآشیانه .این نوع رفتار مورچه ها نوعی هوشمند توده ای است که اخیراًمورد توجه دانشمندان قرار گرفته است.باید تفاوت هوشمندی توده ای (کلونی)وهوشمندی اجتماعی را روشن کنیم.

 

در هوشمندی اجتماعی عناصر میزانی از هوشمندی را دارا هستند.بعنوان مثال در فرایند ساخت ساختمان توسط انسان،زمانی که به یک کارگر گفته می شودتا یک توده آجر را جابجا کند، آنقدر هوشمند هست تا بداند برای این کار باید از فرغون استفاده کندنه مثلاًبیل!!!نکته دیگر تفاوت سطح هوشمندی افراد جامعه است.مثلاً هوشمندی لازم برای فرد معمار با یک کارگر ساده متفاوت است.

 

در هوشمندی توده ای عناصر رفتاری تصادفی دارندوبین آن ها هیچ نوع ارتباط مستقیمی وجو د ندارد وآن ها تنها بصورت غیر مستقیم وبا استفاده از نشانه ها با یکدیگر در تماس هستند.مثالی در این مورد رفتار موریانه ها در لانه سازی است.

 

جهت علاقه مند شدن شما به رفتار موریانه ها وتفاوت هوشمندی توده ای واجتماعی توضیحاتی را ارائه می دهم:

 

فرایند ساخت لانه توسط موریانه ها مورد توجه دانشمندی فرانسوی به نام "گرس"قرار گرفت موریانه ها برای ساخت لانه سه فعالیت مشخص از خود بروز می دهند.در ابتدا صدها موریانه به صورت تصادفی به این طرف وآن طرف حرکت می کنند.

 

هر موریانه به محض رسیدن به فضایی که کمی بالاتر از سطح زمین قراردارد شروع به ترشح بزاق می کند وخاک را به بزاق خود آغشته می کند.به این ترتیب موریانه ها گلوله های کوچک خاکی با بزاق خود درست می کنند.علیرغم خصلت کاملاًتصادفی این رفتار ، نتیجه تاحدی منظم است.

 

در پایان این مرحله در منطقه ای محدود ، تپه های بسیار کوچک ومینیاتوری از این گلوله های خاکی آغشته به بزاق شکل می گیرد.پس از این ،همه ی تپه های مینیاتوری باعث می شوند تا موریانه ها رفتار دیگری از خود بروز دهند.در واقع این تپه ها به صورت نوعی نشانه برای موریانه ها عمل می کنند.هر موریانه به محض رسیدن به این تپه ها با انرژی بسیاربالایی شروع به تولید گلوله های خاکی با بزاق خود می کند.این کار باعث تبدیل شدن تپه های مینیاتوری به نوعی ستون می شود.این رفتار ادامه می یابدتا زمانی که ارتفاع هر ستون به حد معینی برسد.

 

در این صورت موریانه ها رفتار سومی از خود نشان می دهند.اگر در نزدیکی ستون فعلی ستون دیگری نباشد بلافاصله آن ستون را رها می کننددر غیر این صورت یعنی در حالتی که درنزدیکی این ستون تعداد قابل ملاحظه ای ستون دیگر باشد،موریانه ها شروع به وصل کردن ستون ها وساختن لانه می کنند.

 

تفاوت های هوشمندی اجتماعی انسان با هوشمندی توده ای موریانه را در همین رفتار ساخت لانه می توان مشاهده کرد.کارگران ساختمانی (انسان ها)کاملاً براساس یک طرح از پیش تعیین شده عمل می کنند، در حالی که رفتار اولیه موریانه ها کاملاًتصادفی است.علاوه براین ارتباط مابین کارگران ساختمانی مستقیم واز طریق کلمات و... است ولی بین مورچه ها هیچ نوع ارتباط مستقیمی وجود نداردوآن ها تنها به صورت غیر مستقیم واز طریق نشانه ها با یکدیگر در تماس اند."گرس"نام این رفتار راStigmergie گذاشت، به معنی رفتاری که هماهنگی مابین موجودات را تنها از تغییرات ایجاد شده در محیط ممکن می سازد

 

منبع:

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام