Artificial Intelligence - هوش مصنوعی - الگوریتم رقابت استعماری چیست؟

http://www.matlabsite.net/images/tutorials/ica1.jpg

الگوریتم رقابت استعماری (Imperialist Competitive Algorithm) یکی از جدید ترین الگوریتم های بهینه سازی تکاملی است.:8:
این الگوریتم همانگونه که از نام آن بر می آید، بر مبنای مدلسازی فرایند اجتماعی سیاسی پدیده استعمار بنا نهاده شده است. از این جهت در نوع خود یک الگوریتم جدید و قابل رقابت با سایر الگوریتم های تکاملی از جمله الگوریتم های ژنتیک، الگوریتم پرندگان و کلونی مورچگان و غیره می باشد. از جهت کارایی نیز تا کنون در حل مسائل زیادی در زمینه بهینه سازی در مهندسی برق، کامپیوتر، صنایع، مکانیک، اقتصاد، مدیریت و دیگر حوزه های علم استفاده شده است. دلیل استقبال بالا از این الگوریتم در کنار کارایی بالای آن، بیشتر به جنبه نوآوری و جدید و جذاب بودن آن برای متخصصین حوزه بهینه سازی می باشد. در حال حاضر پایان نامه های زیادی در مقاطع مختلف، ترجیح می دهند در کنار استفاده از الگوریتم ژنتیک یا پرندگان، این الگوریتم جدید را نیز به مسئله خود اعمال کنند.
:113:
جهت آشنایی بیشتر با این الگوریتم، فایل راهنمای فارسی موجود در ضميمه را ببینید.(يک پايان نامه جذاب)

فهرست مطالب متن آموزشی الگوریتم رقابت استعماری

چکیده

فصل 1 مقدمه
1-1 هدف و اهميت مسئله
1-2 الگوريتم توسعه داده شده
1-3 مزاياي الگوريتم توسعه داده شده
1-4 ساختار نوشتار

فصل 2 بهينه‌سازي و روشهاي موجود
2-1 انواع مسائل بهينه‌سازي
2-2 روش‌هاي بهينه‌سازي کمينه‌جو
2-2-1 بهينه‌سازي تحليلي
2-2-2 جستجوي خط
2-2-3 روش‌هاي نيوتوني
2-2-4 روش کاهشي نِلدِر ـ ‌ميد با اشکال غير مرکب
2-3 الگوريتم‌ ژنتيک
2-4 الگوريتم بازپخت شبيه‌سازي شده
2-5 بهينه‌سازي گروه ذرات
2-6 کلوني مورچه‌ها
2-7 برنامه‌ريزي ژنتيک

فصل 3 استراتژي بهينه‌سازي مبتني بر تکامل اجتماعي‌ـ‌سياسي
3-1 مقدمه
3-2 مروري تاريخي بر پديده استعمار
3-2-1 هند
3-2-2 مالزي
3-2-3 هندوچين فرانسه
3-2-4 هند شرقي (اندونزي)
3-3 الگوريتم پيشنهادي
3-3-1 شکل دهي امپراطوري‌هاي اوليه
3-3-2 مدل‌سازي سياست جذب: حرکت مستعمره‌ها به سمت امپرياليست
3-3-3 جابجايي موقعيت مستعمره و امپرياليست
3-3-4 قدرت کل يک امپراطوري
3-3-5 رقابت استعماري
3-3-6 سقوط امپراطوري‌هاي ضعيف
3-3-7 همگرايي
3-4 مثال کاربردي
3-5 نتيجه‌گيری
3-6 توابع هزينه مورد استفاده

فصل 4 پياده‌سازي هاي انجام شده
4-1 استفاده از الگوريتم معرفي شده براي طراحي يک کنترل‌کننده PID بهينه
4-1-1 کنترل‌کننده PID
4-1-2 طراحي کنترل‌کننده PID بهينه توسط الگوريتم رقابت استعماري
4-1-3 نتيجه‌گيري
4-2 استفاده از الگوريتم رقابت امپرياليستي براي طراحي کنترل‌کننده PID چند متغيره براي سيستم صنعتي ستون تقطير
4-2-1 مقدمه
4-2-2 کنترل‌کننده PID براي فرايند چند متغيره
4-2-3 نتايج شبيه‌سازي
4-2-4 نتيجه‌گيري
4-3 الگوريتم رقابت استعماري؛ ابزاري براي يافتن نقطه تعادل نش
4-3-1 يک بازي غير خطي استاتيک ساده
4-3-2 يک بازي با پيچيدگي بيشتر
4-4 طراحي بهينه آنتهاي آرايه‌اي
4-5 استفاده از الگوريتم رقابت استعماري براي شناسايي ويژگي مواد از آزمون فرورفتگي
4-5-1 مقدمه
4-5-2 توصيف مسئله معکوس
4-5-3 حل مسئله معکوس توسط الگوريتم رقابت استعماري
4-5-4 نتيجه‌گيری
4-6 کنترل فازي اتومبيل
4-6-1 مدل اتومبيل
4-6-2 نتايج

فصل 5 خلاصه، نتيجه‌گيري و پيشنهادات

فصل 6 مراجع

در چکیده این فایل 100 صفحه ای می خوانید:

"الگوریتم های بهینه‌سازی الهام گرفته از طبیعت به عنوان روشهای هوشمند بهینه‌سازی در کنار روش‌های کلاسیک موفقیت خوبی از خود نشان داده‌اند. از جمله این روش‌ها می‌توان به الگوریتم‌های ژنتیک (الهام گرفته از تکامل بیولوژیکی انسان و سایر موجودات)، بهینه‌سازی کلونی مورچه‌ها (بر مبنای حرکت بهینه مورچه‌ها) و روش بازپخت شبیه‌سازی شده (با الهام‌گیری از فرایند تبرید فلزات) اشاره نمود. این روش‌ها در حل بسیاری از مسائل بهینه‌سازی در حوزه‌های مختلفی چون تعیین مسیر بهینه عامل‌های خودکار، طراحی بهینه کنترل کننده برای پروسه های صنعتی، حل مسائل عمده مهندسی صنایع همانند طراحی چیدمان بهینه برای واحدهای صنعتی، حل مسائل صف و نیز در طراحی عامل‌های هوشمند استفاده شده‌اند.
الگوریتم‌های بهینه‌سازی معرفی شده، به طور عمده الهام گرفته از فرایند‌های طبیعی می‌باشند و در ارائه این الگوریتم‌ها به سایر نمودهای تکامل انسانی توجهی نشده است. در این نوشتار الگوریتم جدیدی برای بهینه‌سازی مطرح می‌‌شود که نه از یک پدیده طبیعی، بلکه از یک پدیده اجتماعی – انسانی الهام گرفته است. بطور ویژه این الگوریتم به فرایند استعمار، به عنوان مرحله‌ای از تکامل اجتماعی – سیاسی بشر نگریسته و با مدل‌سازی ریاضی این پدیده تاریخی، از آن به عنوان منشأ الهام یک الگوریتم قدرتمند در زمینه بهینه‌سازی بهره می‌گیرد. در مدت کوتاهی که از معرفی این الگوریتم می‌گذرد، از آن برای حل مسائل بسیاری در حوزه بهینه‌سازی استفاده شده است. طراحی چیدمان بهینه برای واحد‌های صنعتی، آنتن‌های مخابراتی هوشمند، سیستم‌های پیشنهاددهنده هوشمند و نیز طراحی کنترل کننده بهینه برای سیستم‌های صنعتی شیمیایی تعدادی معدود از کاربردهای گسترده این الگوریتم در حل مسائل بهینه‌سازی می‌باشد."

منبع : الگوريتم رقابت استعماري

الگوریتم رقابت استعماری، نگاهی دیگر

http://www.matlabsite.net/images/tutorials/ica_conf.jpg

الگوریتم رقابت استعماری ، حاصل یک برداشت غلط از یک مفهوم بود. این الگوریتم، برای من در روز های ابتدایی، همانند هر الگوریتم دیگری، تنها یک الگوریتم بود مثل همه الگوریتم ها. شبه کد داشت، کد داشت، مقاله داشت، نقطه ضعف داشت و نقطه قوت. برنامه نویسی اولیه آن را در متلب انجام داده بودم. جواب خوبی در مسائل مختلف بهینه سازی می داد و پشتوانه الهام قوی داشت. در زمان کار روی این الگوریتم فکر نمی کردم، نوع نگاهی که از طرف این الگوریتم به تدریج به من تحمیل می شود، تا این حد آرامش زندگی را از من بگیرد. من، ناخواسته با مفهوم بدی، شوخی کرده بودم. شوخی با کشور! شوخی با وطن و همه احساس تعلق احتمالی به آن. سقوط این خاکریز احساسی برای من، بعدها آغاز سقوط سلسله وار بسیاری از ارزشها و مفاهیم، حداقل در لایه تفکر خودآگاه شد. برای کسی که مدتها در دوران کودکی خود، آدامسی به غیر از آدامس شیک و خروس نشان، نمی خورد تا چرخ صنعت کشورش بچرخد، مدل کردن ریاضی آن همه احساس و شور، عین مرگ هست. وقتی می بینی، تمام آن همه بحث های مختلف شبانه در خوابگاه و دعوا بر سر موضوعات و عقاید مختلف، تنها یک بخش کوچک از یک مدل بزرگتر تکاملی بوده است، دیگر توانی برای بحث کردن نداری. می گویند، ماست سفید است، می گویی سفید تر از ماست نداریم. می گویند، ماست سیاه است، می گویی بله، صد البته که اینگونه است. حتی به ارزشهای اجتماعی و مذهبی تحمیلی اجتماع نیز، نمی توانی مانند حالت طبیعی اش، از پنجره ادراک مذهبی و اجتماعی نگاه کنی و این زندگی را برایت سخت می کند.

http://www.matlabsite.net/eag/icasit...i/image426.gif

می گویند، نظرت در مورد مسئله حجاب در زنان چیست (البته اگر اصلاً به من مربوط باشد). می گویی اجازه بده کدها و برنامه های نوشته شده را برای یک اجتماع تصنعی، اجرا کنم و نسبت میزان بهینه مساحت قابل نمایش از بدن را به میزان قسمت پوشیده آن که یک متغیر پیوسته بین صفر و یک هست را پیدا کنم. میزانی که به یک تعادل اجتماعی قوی برای جامعه و کشور برسد، یک میزان بهینه محلی برای آن مقطع از زمان، خواهد بود (بطور میانگین مثلاً عربستان 2-3 درصد، ایران 4-5 درصد، ترکیه 7 درصد و مثلاً به عنوان یک گونه اجتماعی انتهای محور، انگلیس با 20-25 درصد). تازه میزان تعداد تار موی قابل نمایش به تعداد تار موهای موجود در سر را هم وارد مدل می کنم. با فرض میل کردن تعداد تار موی سر به سمت بی نهایت، این هم یک متغیر پیوسته است (عربستان صفر، ایران 0.0001 و انگلیس 100). اصلاً بگذارید نوع پوشش مناسب و رنگ آنها را از روسری گرفته تا چادر مشکی را هم که متغیرهای گسسته ای هستند را هم وارد متغیرهای بهینه سازی کنم (با کدهای از صفر تا مثلاً 10). تا الان بردار من حدود کمتر از 10 متغیر داشته است. اما این کل داستان نیست. مذهب را چه کنیم؟ می گویم، یک بردار پیوسته با اعداد بین صفر و یک که مجموعشان یک هست را در نظر می گیریم. هر عدد نماینده یک دین و مقدار آن میزان درصد فرضی موجود از آن دین هست. می گوید این که پیچیده شد. می گویم خوب از کدینگ بردار گونه مذهبی ایران استفاده کن که بردار ویژگی مذهبی اش، خیلی ساده هست. یک متغیر بین صفر و یک برای مدل کردن کل سیستم، کافی است. این متغیر میزان درصد افراد شیعه کشور را نشان بدهد و یک منهای آن هم سایر دین ها، مذهب ها، عرفان ها، سلوک ها، کیش ها و آیین ها و اندیشه ها. ادامه می دهد، می گویم، زبان راهم مثل دین مدل می کنیم و ... اما تلخ ترین قسمت ماجرا اینجاست که مجبوری که معتقد باشی که تمام جنگ های نرم و سخت گذشته و حال هم فقط برای بررسی ساده ی کارایی هر کدام از آن دسته های ذکر شده از درصدها هستند. یعنی یک مقایسه سخت میان دو گونه اجتماعی سیاسی برای یافتن ریشه برتری الگوریتمیک و مفهومی آنها. از این منظر جنگ سرد، نه جنگ دو ابرقدرت که جنگ دو نگاه سیاسی بوده. شاید جنگ ایران و عراق نیز ناخواسته می شود، زورآزمایی دو مدل سیاسی اجتماعی. یکی بر مبنای ناسیونالیزم عرب آنگونه که صدام مدیریتش می کرد و دیگری بر مبنای همان نگاه اما با جوهره مرکب از اسلامیت و ایرانیت و بر علیه سپاه کفر در یک جنگ حق علیه باطل و تا رفع کامل فتنه از عالم. افسوس که خیلی دیر شده است...

این گونه که نگاه می کنی، دیگر دعوا معنی ندارد. هر کشور، یک موجود هست و تاریخ، حیات وحش این موجودات وحشی. یکی دم دارد، می تواند بالای درخت برود و آویزان شود. دیگری باهوش تر از آن گونه دم‌دار هست و مثل انسان در این مجموعه متنوع هست. یکی صادر کننده تکنولوژی هست. دیگری در ناحیه ای قرار دارد که منطقه صنعتی و کارخانجات و خط تولید افکار و ادیان در آن قرار دارند و وظیفه تامین نیاز معنوی سایر کشورها را در این اکو سیستم وحشی برعهده دارد. یک گونه کشور، به خاطر ساختار ضعیف ابرکروموزومش مثل دایناسور در حال انقراض هست و شما ناراحتید و کشور دیگر از لحاظ رشد و توسعه مثل انسان به مرحله انفجار رسیده است. این موجود، صنعت آن موجود را می خورد، آن زبان این را. هر دو هم دین کشور دیگر را می خورند. موجودات جدید با استقلال کشورها خلق می شوند و از قضا بعضی هایشان هم خیلی خوب رشد می کنند. بعضی وقتها هم کشوری در عین عظمت، به یکباره سقوط می کند و چندین تکه می شود. بعضی هم متحد می شوند. اتحادیه ها از نوع اروپایی، اسلامی و نظامی اش (مثل ناتو)، به وجود می آیند. یکی سیستم حکومتی دیکتاتوری را انتخاب کرده و دیگری، دموکراسی را. در این دیدگاه، همه را دوست داری. دیگر مبارزه با دیکتاتور نه تنها ارزش نیست، بلکه حذف یک موجود زنده به شدت ضعیف شده در طبیعت سیاسی امروز است. نتیجه می گیری که دیکتاتور را نه تنها نباید ساقط کرد، بلکه در صورت خطر انقراض، باید برایش زیستگاههای حفاظت شده در چند گوشه از دنیا (مثلاً خاورمیانه و آفریقا) در نظر گرفت.

اینجا هست که شک می کنی و شک نقطه آغاز تولد هست. شک می کنی به خودت، به کل احساس وطن دوستی سابقت و به همه آن آدامسهای شیکی که در عالم کودکی خوردی تا کارخانه تولید آدامس وطنی را بچرخانی. این شک همان نقطه شروع است. آغاز پایان یک تفکر زیبا و آرامش بخش و تولد نگاه الگوریتمیک و دیجیتال به انسانی ترین، عاطفی ترین و اجتماعی ترین موضوعات. تولد الگوریتمی برای مدلسازی رقابت میان کشور ها، مستعمرات و امپراطوری ها و در حالت کلی، هر مفهوم فیزیکی و انتزاعی. تنها باید مواظب بود تا این دو دنیا به هم نخورند که منطق زمخت و خشن آن یکی، زیبایی و آرامش این یکی را پریشان می کند و آرامش این یکی، اندیشه پایدار آن یکی را. باید ساعت را کوک کرد و در عین سنگینی خواب شیرین، ساعتی را بیدار بود. ولی باید به یاد داشت که به محض خستگی باید خوابید. شب کاری و بی خوابی و هشیاری مفرط در این وادی، کشنده است، همانگونه که بارها من را کشت. به همین دلیل، برای خوابیدن هم مثل بیدار شدن، باید ساعت کوک کرد. بیست و سه ساعت خواب و یک ساعت بیداری. همین یک ساعت هم، عین ریاضت بوده و به معنای واقعی اش، یک خودکشی عاطفی و احساسی است. ابزار خودکشی ات نه طناب دار، که نوع نگاهت هست. چاره ای نیست، باید تحمل کرد و آنقدر، تنگی نفس کشید و خسته شد تا خواب، خوب بچسبد. اصلاً لطف بیداری از قدیمها هم به همین شیرینی خواب بعد از بیداری بوده است. جایی که آزادی، مادر، دوست داشتن و مفهوم مقدسی چون ایثار، همه با هم یکجا با چهار عدد x به صورت x1 تا x4 نشان داده شوند، بی‌شک دنیای زیبایی برای زیستن، نیست. ولی برای زمانی که از همه آن زیبایی ها خسته شده اید، مکان خوبی برای قدم زدن خواهد بود تا در بازگشت از این نوع نگاه، قدر تمام آن چهار x را قبل از x شدن شان در پریود بعدی، بدانید.

منبع :الگوریتم رقابت استعماری، نگاهی دیگر