文档介绍：蜂群算法作者:智能优化算法2蜂群的构成模仿蜂群独特的繁殖、采蜜等行为的任何一种算法统称为蜂群算法蜂群有严格的分工,每个普通蜂群通常有蜂后(或称为蜂王)、雄蜂、工蜂和幼蜂组成。蜂后:是蜂群中唯一具有生殖能力的雌蜂,主要任务是与不同的雄蜂进行交配与产卵。工蜂无生殖能力,负责照顾幼蜂、采蜜等工作。雄蜂:由未受精的卵发育而来,是整个蜂群的“警卫”和“父亲”3蜜蜂的行为雄蜂1、繁殖行为每次选择一只雄蜂(可多次选择)被选雄蜂蜂王交配产卵如果最好的幼蜂优于蜂王则替换工蜂照顾幼蜂幼蜂被选幼蜂选择最好的幼蜂蜂群的繁殖进化过程如图4由图可以看出,蜂后担任了蜂群的繁殖任务。蜂后性成熟后,年轻的蜂后会进行婚飞(为了交配而飞行),7-20只雄蜂会追随其后,蜂后选择其中一只雄蜂与其进行交配,直至他的受精囊装满精子后,便飞回蜂巢。3天后蜂后进行产卵,未受精的卵孵化成雄蜂,受精卵则根据所提供的食物质量孵化成下一代蜂后。首次交配时,蜂后的飞行速度最快,每交配一次,蜂后的飞行速度有所衰减,当蜂后弱到一定程度时,则由成熟且胜任的幼蜂代替,即产生新一代蜂后,原蜂后的生命周期结束。可见,蜂群繁殖进化过程也是蜂后不断更新的过程5采蜜行为真实的蜜蜂种群能够在任何环境下,以极高的效率从食物源(花朵)中采蜜,并能适应环境的改变。那么种群之间是如何进行通信和采蜜的呢?(1)蜜蜂之间的通信。蜜蜂之间采用一种相当精确的通信方法来进行交流,即舞蹈。(2)采蜜过程。根据在寻找食物源和采蜜过程中所扮演的不同角色,蜂群中的个体被分为雇佣的蜜蜂和未被雇佣的蜜蜂。因此,蜂群实现采蜜行为包括食物源、被雇佣的蜜蜂和未被雇佣的蜜蜂3个基本部分。食物源的价值由多方面因素决定,如离蜂巢的远近、包含花蜜的丰富程度和获得花蜜的难易程度。通常使用参数——食物源的收益率来代表各个因素。引领蜂:发现食物源的蜜蜂,又称为雇佣蜂未被雇佣的蜜蜂分为跟随蜂和侦察蜂。6蜜蜂的采蜜机理7为A招募跳舞区为B招募跳舞区RR蜜源或非蜜源SS蜜源A卸蜜房UFUFEF1EF2EF1蜜源或非蜜源S蜂巢S蜜源B卸蜜房BUFEF1EF2EF2UFEF2EF1蜜蜂的采蜜机理8上述蜜蜂的采蜜过程(即寻找高质量食物源的过程)类似于进化计算中的搜索待求解问题最优解的过程,可用数学模型表示,采用食物源位置对应待求解问题的可能解;食物源质量对应每个可能解的适应度,用来决定整个算法的优化方向,食物源质量的最大值对应求解问题的最优解;采蜜相当于搜索最优解,而采蜜的速度对应求解的速度。表中总结了蜜蜂采蜜行为与待求解的对应关系。采蜜行为9蜂群采蜜行为与待优化求解问题的对应关系蜂群采蜜行为待求解问题食物源位置可行解食物源质量适应度采蜜速度收敛速度食物源质量最大值(最大收益度)最优解10蜂群算法简介在蜂群繁殖过程中,蜂后的婚飞起着关键作用。婚飞可看作是在空间区域的一系列状态之间进行转移,蜂后以一定的速率穿梭于空间中的不同区域,并在各个区域内随机的与碰到的雄峰交配。在婚飞的开始时刻,算法给蜂后赋予较大的能量和速度,使其快速飞行,进行大范围跳跃,并随机产生雄蜂。随着能量的逐渐降低,蜂后开始低速寻找雄蜂。在能量消耗至接近于零或在受精囊装满时,蜂后返回蜂巢基于蜜蜂繁殖机理