Self Organising Migrating Algorithm



Benzer belgeler
Fonksiyon Optimizasyonunda Genetik Algoritmalar

PARÇACIK SÜRÜ OPTİMİZASYONU BMÜ-579 METASEZGİSEL YÖNTEMLER YRD. DOÇ. DR. İLHAN AYDIN

Genetik Algoritmalar. Bölüm 1. Optimizasyon. Yrd. Doç. Dr. Adem Tuncer E-posta:

Fonksiyon Minimizasyonunda Simulated Annealing Yöntemi

Zeki Optimizasyon Teknikleri

KİNETİK MODEL PARAMETRELERİNİN BELİRLENMESİNDE KULLANILAN OPTİMİZASYON TEKNİKLERİNİN KIYASLANMASI

Kısıtsız Optimizasyon OPTİMİZASYON Kısıtsız Optimizasyon

BBO Algoritmasının Optimizasyon Başarımının İncelenmesi Optimization Performance Investigation of BBO Algorithm

ALTIN ORAN ARAMA (GOLDEN SECTION SEARCH) METODU

TEMEL MEKANİK 4. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

YÖNEYLEM ARAŞTIRMASI - III

EŞİTLİK KISITLI TÜREVLİ YÖNTEMLER

Altın Oran Arama Metodu(Golden Search)

OPTİMUM GÜÇ AKIŞININ YAPAY ARI KOLONİSİ İLE SAĞLANMASI

OPTİMİZASYON TEKNİKLERİ. Kısıtsız Optimizasyon

Kaotik Tabanlı Diferansiyel (Farksal) Gelişim Algoritması

METASEZGİSEL YÖNTEMLER

OPTİMİZASYON TEKNİKLERİ-2. Hafta

EXCEL DE BENZETİM ÖRNEKLERİ BMÜ-422 BENZETİM VE MODELLEME

Rössler Tabanlı Kaotik Farksal Gelişim Algoritması

GENETİK ALGORİTMA İLE RÜZGAR TÜRBİNİ KANAT SAYISI SEÇİMİ

YZM 5257 YAPAY ZEKA VE UZMAN SİSTEMLER DERS#6: GENETİK ALGORİTMALAR

GENETİK ALGORİTMALARA GİRİŞ (II) BİNARİ KODLANMIŞ GA

Zeki Optimizasyon Teknikleri

Zeki Optimizasyon Teknikleri

Uzayda iki doğrunun ortak dikme doğrusunun denklemi

Tek Değişkenli Optimizasyon OPTİMİZASYON. Gradient Tabanlı Yöntemler. Bisection (İkiye Bölme) Yöntemi

GENETİK ALGORİTMALARA GİRİŞ

Mekatronik Mühendisliği Uygulamalarında Yapay Zekâ. Ders 1- Yapay Zekâya Giriş. Erhan AKDOĞAN, Ph.D.

KARINCA KOLONİ ALGORİTMASI BMÜ-579 Meta Sezgisel Yöntemler. Yrd. Doç. Dr. İlhan AYDIN Fırat Üniversitesi, Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

Zeki Optimizasyon Teknikleri. Karınca Algoritması (Ant Algorithm)

Zeki Optimizasyon Teknikleri

BÖLÜM III: Şebeke Modelleri. Şebeke Kavramları. Şebeke Kavramları. Şebeke Kavramları. Yönlü Şebeke (Directed Network) Dal / ok

Yrd. Doç. Dr.Yiğit Aksoy

RASSAL DEĞİŞKENLER VE OLASILIK DAĞILIMLARI. Yrd. Doç. Dr. Emre ATILGAN

Dr. Gönül Kemikler İ. Ü. Onkoloji Enstitüsü

BİRİNCİ BASIMA ÖN SÖZ

GENETİK ALGORİTMALARA GİRİŞ (I)

EKSPONANSİYEL AĞIRLIKLI PARÇACIK SÜRÜ ALGORİTMASI İLE TORNALAMA İŞLEMLERİNDE KESME KOŞULLARININ OPTİMİZASYONU

YAPAY SİNİR AĞLARI. Araş. Gör. Nesibe YALÇIN BİLECİK ÜNİVERSİTESİ

Deniz ERSOY Elektrik Yük. Müh.

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ KİMYA ANABİLİM DALI

VERİ MADENCİLİĞİ (Kümeleme) Yrd.Doç.Dr. Kadriye ERGÜN

Başlangıç Temel Programının Bilinmemesi Durumu

Sigma 2006/3 Araştırma Makalesi / Research Article A SOLUTION PROPOSAL FOR INTERVAL SOLID TRANSPORTATION PROBLEM

YÖNEYLEM ARAŞTIRMASI - III

GENETİK ALGORİTMA ÖZNUR CENGİZ HİLAL KOCA

Evrimsel Çok amaçlı eniyileme. Tahir Emre Kalaycı Ege Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü 25 Mart 2010

Gezgin Satıcı Probleminin İkili Kodlanmış Genetik Algoritmalarla Çözümünde Yeni Bir Yaklaşım. Mehmet Ali Aytekin Tahir Emre Kalaycı

Geliştirilmiş Yerçekimsel Arama Algoritması: MSS-GSA

2011 Third International Conference on Intelligent Human-Machine Systems and Cybernetics

Serdar BİROĞUL YÜKSEK LİSANS TEZİ (ELEKTRİK EĞİTİMİ) GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ANKARA

GENETİK ALGORİTMALAR. Araş. Gör. Nesibe YALÇIN BİLECİK ÜNİVERSİTESİ

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Karınca Koloni Algoritması 2

Yrd.Doç. Dr. Tülin ÇETİN

NEDEN TAKIM ÇALIŞMALARI...

Simpleks Yönteminde Kullanılan İlave Değişkenler (Eşitliğin yönüne göre):

Web Madenciliği (Web Mining)

TAŞ DOLGU DALGAKIRANLARIN GENETİK ALGORİTMA İLE GÜVENİRLİK ANALİZİ. M. Levent Koç* Can E. Balas**

YATAY UÇUŞ SEYAHAT PERFORMANSI (CRUISE PERFORMANCE)

Tedarik Zinciri Yönetiminde Yapay Zeka Teknikler

TEMEL MEKANİK 5. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

BÖLÜM-IV ÜRÜN GELİSTİRME İŞLEMİ Genel Problem Çözme İşlemi

İLERİ ALGORİTMA ANALİZİ TABU ARAMA ALGORİTMASI (TABU SEARCH)

BÖLÜM 1: MADDESEL NOKTANIN KİNEMATİĞİ

EMM4131 Popülasyon Temelli Algoritmalar (Population-based Algorithms)

Muhammet Fatih AKBAŞ, Enis KARAARSLAN, Cengiz GÜNGÖR

ÜNİTE. MATEMATİK-1 Yrd.Doç.Dr.Ömer TARAKÇI İÇİNDEKİLER HEDEFLER DOĞRULAR VE PARABOLLER

SEZGİSEL ALGORİTMA KULLANILARAK RÜZGÂR ÇİFTLİKLERİNİN GÜÇ SİSTEMİNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ. Öğr. Gör. Mehmet Fatih Tefek Doç. Dr.

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTUSÜ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİMDALI. I. GENEL BİLGİLER Ders Adı

5- AKIŞ DİYAGRAMLARI (FLOW- CHART) M.İLKUÇAR - 1

Gezgin Satıcı Probleminin Benzetilmiş Tavlama Yöntemiyle Çözümünde Paralel Hesaplamanın Kullanılması

Programlama Dilleri 1. Ders 3: Rastgele sayı üretimi ve uygulamaları

7. BÖLÜM İÇ ÇARPIM UZAYLARI İÇ ÇARPIM UZAYLARI İÇ ÇARPIM UZAYLARI İÇ ÇARPIM UZAYLARI .= Genel: Vektörler bölümünde vektörel iç çarpım;

4. HAFTA BLM323 SAYISAL ANALİZ. Okt. Yasin ORTAKCI.

Okut. Yüksel YURTAY. İletişim : (264) Sayısal Analiz. Giriş.

ENDÜSTRİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

ENDÜSTRİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

KONU 4: DOĞRUSAL PROGRAMLAMA MODELİ İÇİN ÇÖZÜM YÖNTEMLERİ I

BİR MONTAJ HATTI ÜRETİM SİSTEMİNDE OPTİMAL İŞGÜCÜ DAĞILIMININ ARENA PROCESS ANALYZER (PAN) VE OPTQUEST KULLANILARAK BELİRLENMESİ

BİL-142 Bilgisayar Programlama II

Özetçe. Abstract. 1. Giriş. 2. Adaptif Gürültü Giderme. Nalân YĐĞĐT 1 Nurhan KARABOĞA 2 Burak GÜRER 3

Güncel Sezgisel Arama Algoritmalarının Denetleyici Parametrelerinin Optimizasyonunda Başarım Kıyaslaması

GENETİK ALGORİTMALARA GİRİŞ (II) BİNARİ KODLANMIŞ GA

ELN1002 BİLGİSAYAR PROGRAMLAMA 2

Esnek Hesaplamaya Giriş

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

TAMSAYILI PROGRAMLAMA

MAT223 AYRIK MATEMATİK

Doç. Dr. Metin Özdemir Çukurova Üniversitesi

Senkronizasyon Opsiyon Modülü. SV-IS7 Serisi. Kullanıcı Manueli

Nokta uzayda bir konumu belirtir. Noktanın 0 boyutlu olduğu kabul edilir. Herhangi bir büyüklüğü yoktur.

Karınca Koloni Algoritması 1

DİNAMİK - 2. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi. Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

BİLGİSAYAR PROGRAMLAMA DERSİ

JEODEZİK AĞLARIN OPTİMİZASYONU

GENETİK ALGORİTMALAR BÜŞRA GÜRACAR

Transkript:

OPTİMİZASYON TEKNİKLERİ Self Organising Migrating Algorithm Kendini Organize Eden Göç/Geçiş Algoritması MELİH HİLMİ ULUDAĞ Fırat Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Yazılım Mühendisliği Bölümü İletişim: www.melihhilmiuludag.com Proje Danışmanı Doç. Dr. BİLAL ALATAŞ 1. S a y f a

İçindekiler 1. Optimizasyon Algoritmaları... 3 2. Kendini Organize Eden Göç Algoritmasına Giriş... 3 3. Kendini Organize Eden Göç Algoritmasının İncelenmesi... 3 3.1. Popülasyon yaratılışı... 4 3.2. Göç Döngüsü... 4 3.3. Değerlendirme... 9 4. Kaynakça... 10 2. S a y f a

1. Optimizasyon Algoritmaları Analitik çözümler nadiren kullanılır çünkü hemen hemen tüm gerçek dünya optimizasyon problemleri, yinelemeli çözümler arar ve matematiksel bir algoritma kullanmak gereklidir. Bu nedenle, evrim algoritması, genetik algoritması, karınca algoritması ve parçacık sürüsü algoritması gibi algoritma metodolojileri geliştirilmiştir ve literatürde büyük ilgi görmüştür. Bu algoritmalar çeşitli optimizasyon alanlarında uygulanmıştır. Ancak, bu algoritmaların dezavantajlarından biri optimizasyon problemlerinin çözümünde problem boyutunun büyüdükçe çözümün oldukça düşük olmasıdır. 2. Kendini Organize Eden Göç Algoritmasına Giriş SOMA Ivan Zelinka tarafından geliştirilen Öz-Örgütlenme Geçiş Algoritması, bir stokastik optimizasyon algoritmasıdır. Genellikle evrimsel bir algoritma olarak bilinen SOMA, birçok optimizasyon problemini çözmek için kullanılabilir. Bu algoritma vahşi yabani hayvan gruplarının davranışlarından esinlenerek geliştirilmiştir. Bu bireyler sabit bir grup yerine, birbirini takip eden nesillerin geliştirilmesi yolu kullanarak göç etme fikrini amaçlıyor. Aynı zamanda genetik algoritmaya benzer bir yapıda olan SOMA, sınırlı parametreler alarak maliyet minimizasyonu sorununa cevap ararken yerel minumum u sağlayabiliyor. Dijkstra's, Floyd Warshall, Bellman Ford algoritmaları veya the A-star algoritması bilindiği üzere en kısa yol problemini bulmak için kullanılan algoritmalardır. Böyle problemlere de cevap verebilen SOMA, (Self Organising Migrating Algorithm) asenkron olarak paralel dağılımlı bir şekilde problemi ele alıyor. Kendini yöneten, organize eden göç algoritmasında yeni nesil, bireylerin göç etmesi ile oluşturulur. Bireyler kendi aralarında öz örgütlenmeli şekilde göç ederler. Dolayısıyla bireylerin sadece pozisyonları arama uzayında göç döngüsü olarak adlandırılan bir oluşum içerisine girer. 3. Kendini Organize Eden Göç Algoritmasının İncelenmesi İncelemeye başlamadan önce SOMA dan birkaç şey bahsedecek olursak : Bu algoritmanın farklı versiyonları mevcuttur. Öncelikle alacağı parametreleri belirtelim. Adım, yol uzunluğu PopSize, PRT ve Maliyet Fonksiyonu gibi parametrelerin tanımlanmış olması gerekir. Maliyet fonksiyonu skaler dönen bir değerdir. Ve uygunluk ölçüsü olarak kullanılır. Soma () fonksiyonu SOMA algoritması için bir arabirim sağlar. Bu, her parametre için minimum ve maksimum sınırlardan oluşan bir seçenekler listesidir ve isteğe bağlı bu listeyi en 3. S a y f a

aza indirmek için bir işlev çağrılır. Maliyet fonksiyonu ilk argüman olarak sayısal bir vektör alır ve ilgili maliyet değeri temsil eden bir sayısal skaler dönmelidir. 3.1. Popülasyon yaratılışı Bireylerin nüfusları rasgele oluşturulur. Her bir birey için her parametre verilen aralıktan rastgele <Düşük, Yüksek> seçilmelidir. 3.2. Göç Döngüsü Nufustaki her birey için maliyet fonksiyonu ve lider değer tanımlanır. Mevcut olan göç etme işlemi döngü için seçilir. Her birey döngü iterasyonunda maliyet fonksiyonu ve lider tarafından değerlendirilir. (parametre tanımındaki adıma göre) Bunun sonucunda bir atlama yapılır. Ve bu atlama değerlendirilip yol uzunluğu tarafından tanımlanan yeni bir konuma ulaşılıncaya kadar devam ettirilir. Ulaşılınca pathlength(yol uzunluğu) xi,j olur.yeni pozisyon xi, her atlamadan sonra j (1) hesaplanır. Sonuç olarak bireyler en iyi konumunu bulana kadar yörünge içerisinde dönerler. (Şekil1) ŞEKİL 1. PRTVEKTÖR ÜN BİREYLER ÜZERİNDEKİ HAREKETİ x mlyeni i, j = x ml i, j[ilk] + (x ml i, j x ml i, j[ilk]) t PRTVektör Gerekli şartlar t < 0 olacak ve yol uzunluğu (pathlegth) > Göç Döngüsü 4. S a y f a

Bir birey Liderlik için bir atlama başlatmadan önce Rasgele bir sayı oluşturulur. Ve oluşturulan sayı PRTVektör den daha büyük ise Bireysel bileşeni PRTVektör aracılığı ile 0 olarak ayarlanır. Dolayısıyla bireysel hareket N-k boyutlu alt uzayda alana sürekli dik olarak iner. SOMA globallikten ziyade yerel optimumu bulma eğilimindedir. Eğer göç döngülerinin sayısına ulaşıldıysa algoritma durur ve en iyi çözümü belirtir. Eğer rndj<prt ise PRTVektörj=1 Değilse PRTVektörj=0 Random olan sayı (rndj) <0,1> ve j=1,2,3,..n e kadardır. Örnek: PRTVektör e 4 parametre için PRT=0,3 olarak verilsin j rndj PRTVektör 1 0,234 1 2 0,545 0 3 0,865 0 4 0,012 1 J=1için rasgele üretilen rnd1 sayısı (0,234<0,3)? PRTVektör=1 J=2 için rasgele üretilen rnd2 sayısı (0,545<0,3)? PRTVektör=0 J=3 için rasgele üretilen rnd3 sayısı (0,865<0,3)? PRTVektör=0 J=4 için rasgele üretilen rnd4 sayısı (0,012<0,3)? PRTVektör=1 5. S a y f a

BAŞLAT RASGELE BİR POPÜLASYON OLUŞTUR ML=0 AKTİF LİDERİ SEÇ VE TÜM BİREYLERİN AMAÇ FONKSİYONLARINI DEĞERLENDİR KRİTER UYGUN MU? HAYIR ML=ML+1 AKTİF BİREYİN KONUMU İLE SEÇEBİLECEK EN İYİ KONUMU SEÇEREK YENİ POZİSYON ELDE ET EVET AKTİF LİDERİ SEÇ VE TÜM BİREYLERİN AMAÇ FONKSİYONLARINI DEĞERLENDİR HAYIR YENİ NOKTA AKTİF OLANDAN DAHA İYİ Mİ EVET AKTİF LİDERİ SEÇ VE TÜM BİREYLERİN AMAÇ FONKSİYONLARINI DEĞERLENDİR EN İYİ SONUCU RAPORLA BİTİR ŞEKİL 2. SELF ORGANİSİNG MİGRATİNG ALGORİTHM FLOW CHART 6. S a y f a

Örnek: # Rastrigin fonksiyonu yerel minumum içeren bir fonksiyon olsun. rastrigin <- function (a) 20 + a[1]^2 + a[2]^2-10*(cos(2*pi*a[1])+cos(2*pi*a[2])) # -5 ile 5 parametreleri aralığında global minumumu bulmaya çalışalım. x <- soma(rastrigin, list(min=c(-5,-5),max=c(5,5))) # Asgari olarak c(0,0) a çok yakın olmalıdır. Liderin konumunu bulacak olursak: print(x$population[,x$leader]) # Son olarak Liderlerin maliyet geçmişlerini çizelim plot(x) Şimdi her aşamayı teker teker izleyelim: rastrigin <- function(a) 20 + a[1]^2 + a[2]^2-10*(cos(2*pi*a[1])+cos(2*pi*a[2])) ŞEKİL 3. FONKSİYON YÜZEYİ [FUNCTİON] Sırada: minumum u araştıralım. x <- soma(rastrigin, list(min=c(-5.12,-5.12),max=c(5.12,5.12))) Burada SOMA optimizasyonunun başlangıcını belirttim. Eğer göç sınırı 20 ye ulaşırsa durdurulması gerekli olsun. Lider maliyet 1.67e-05 değerinde olacak. 7. S a y f a

Yani sıfır (asgari) değerine yakın 1.67e-05 a fonksiyon en iyi çalışma noktasının olduğunu fonksiyonun çıkışından gözlemleyeceğiz. Arama uzayının konumunu verelim: print(x$population[,x$leader]) -1.005039e-05 2.896569e-04 Bu konum (0,0) a çok yakın. Her tekrarda en iyi maliyet fonksiyonu değerini gösteren bir optimizasyon ilerleme düzeneği çizebiliriz. Şöyle ki: ŞEKİL 4. FONKSİYONUN OPTİMUM İLERLEME ÇİZENEĞİ Burada algoritmanın üzerinde çalıştığı fonksiyonu hızlıca aşağı düşürdüğünü ve sıfıra doğru en küçük değeri izleyerek yeni bireylere göç ettiğini gözlemliyoruz. Bu örneği resimlerle izleyelim: 8. S a y f a

1.Göç 2.Göç 3.Göç 4.Göç 5.Göç 6.Göç ŞEKİL 5. GÖÇ DÖNGÜSÜ 3.3. Değerlendirme SOMA özellikle 2011-2012 yılları arasında çeşitli alanlarda kullanılmıştır. Örnek verecek olursam: Kaotik Sistemlerin Kontrolünde Sinir Ağı Sentezinde Elektrik ile bağlantılı olan optimizasyonlarda Vb. alanlarda kendine yer bulmuştur. Bu algoritma ile ilgili son güncelleme 03.08.2005 yılında yapılmıştır. 9. S a y f a

4. Kaynakça o https://github.com/jonclayden/soma o General-Purpose Optimisation With the Self-Organising Migrating Algorithm, Jon Clayden; based on the work of Ivan Zelinka o Self-Organizing Migrating Strategies Applied to Reliability-Redundancy Optimization of Systems Leandro dos Santos Coelho o SOMA Ivan Zelinka o International Journal of Soft Computing and Engineering (IJSCE) ISSN: 2231-2307, Volume-3, Issue-6, January 2014 o Comparison of an self-organizing migration algorithm with simulated annealing and differential evolution for automated waveform tuning. Advances in Engineering Software, 36(10), pp. 645-653. NOLLE, L., ZELINKA, I., HOPGOOD, A.A. and GOODYEAR, A., 2005. o 2011. An investigation on evolutionary identification of continuous chaotic systems, AIP Conference Proceedings 2011, pp. 280-284. ZELINKA, I., DAVENDRA, D., SENKERIK, R. and JASEK, R., 10. S a y f a