الگوریتم بهینه سازی رقابت استعماری ( Imperialist Competitive Algorithm)

در دهه های اخیر، الگوریتم های بهینه سازی هوشمند الهام گرفته از طبیعت، موفقیت خوبی از خود نشان داده اند. از جمله این روش ها میتوان الگوریتم های ژنتیک (الهام گرفته از تکامل موجودات)، بهینه سازی کلونی مورچه ها (بر مبنای حرکت بهینه مورچه ها) و حرکت جمعی ذرات با الهام از حرکت دسته جمعی پرندگان و ماهی ها را نام برد. این روش ها در حل بسیاری از مسائل بهینه سازی در حوزه های مختلف استفاده شده اند. اخیرا الگوریتم جدیدی با نام الگوریتم رقابت استعماری توسط آقایان اسماعیل آتشپز و کارو لوکس ارائه شده است، که برای بهینه سازی، بجای طبیعت از یک پدیده اجتماعی الهام گرفته است.

مبدعان این الگوریتم، پدیده تاریخی استعمار را در راستای یک تکامل اجتماعی – سیاسی جوامع انسانی تحلیل نموده و با مدلسازی ریاضی این فرایند، یک الگوریتم قدرتمند برای بهینه سازی ارائه کردها ند. نتایج بکارگیری این الگوریتم در زمینه های متنوعی از مهندسی برق، کامپیوتر، صنایع، مکانیک و… کارایی آن را در حل مسائل بهینه سازی نشان داده است .کارایی بالا و جنبه نوآوری این الگوریتم ، باعث جذابیت آن برای متخصصین حوزه بهینه سازی شده است.

در ادامه برای فهم ساده تر چگونگی رفتار الگوریتم رقابت استعماری (ICA)، از طریق مقایسه با الگوریتم ژنتیک، عملکرد آن توضیح داده شده است. در الگوریتم ژنتیک یک جمعیت وجود دارد که از تعدادی فرد تشکیل شده است. با اعمال عملگرهای برش، جهش و انتخاب افراد جمعیت، الگوریتم به سمت پاسخهای بهتر در فضای جستجو هدایت میشود. انتخاب والدین و فرزندان جدید برای نسل بعد بر اساس میزان برازندگی هر فرد صورت می گیرد.

در الگوریتم ICA تعدادی کشور، متناظر افراد در الگوریتم ژنتیک وجود دارد. در واقع این مجموعه از کشورها، نقاطی تصادفی درون فضای جستجو می باشند. سپس، چند کشور قویتر(دارای برازندگی بیشتر) به عنوان استعمارگر انتخاب میشوند(در الگوریتم ICA بجای اصطلاح برازندگی، از اصطلاح قدرت استفاده میشود). به این ترتیب کشورهای قدرتمند به عنوان استعمارگر و کشورهای ضعیف به عنوان مستعمره قرار میگیرند. در ابتدای اجرای الگوریتم، کشورها بصورت تصادفی تولید و چند کشور قدرتمند به عنوان استعمارگر انتخاب میشوند. سپس سایر کشورها بصورت تصادفی به یکی از استعمارگران منتسب می شوند(شکل ۱). تعداد مستعمرات هر استعمارگر، متناسب با قدرتش می باشد. مطابق شکل ۱ استعمارگران قویتر (ستاره های بزرگتر) مستعمرات بیشتری به خود اختصاص دادهاند.

استعمارگران اولیه تولیده شده و مستعمرات آنها

کشورهای استعمارگر با اعمال سیاست جذب (همگون سازی) در راستای محورهای مختلف مثلاً زبان و فرهنگ، کشورهای مستعمره را به سمت خود میکشند. این موضوع بوسیله حرکت تصادفی هر کشور مستعمره به سمت کشور استعمارگر خود، در فضای جستجو مدلسازی شده است. مطابق شکل ۲، حرکت کشور مستعمره به سمت کشور استعمارگر به اندازه x و با انحراف زاویهای θ صورت میگیرد که این مقادیر بطور تصادفی تعیین میگردند.

چگونگی جابجایی کشور مستعمره در راستای سیاست جذب

ممکن است در روند حرکت کشورها در طول اجرای الگوریتم، یک کشور مستعمره قدرت بیشتری از استعمارگر نظیر خود پیدا کند. در این حالت، جای کشور مستعمره و استعمارگر عوض خواهد شد. به عبارت دیگر در مراحل بعد، تمام کشورهای مستعمره استعمارگر قبلی، به استعمارگر جدید تعلق خواهند گرفت و حرکت این مستعمرات به سمت استعمارگر جدید خواهد بود. در هر مرحله از تکرار الگوریتم، میان استعمارگران رقابتی برقرار است. در این رقابت، استعمارگری که نسبت به دیگر استعمارگران قدرت کمتری دارد، یکی از مستعمرات خود را از دست میدهد. در این فرایند ضعیف ترین مستعمره از ضعیفترین استعمارگر به طور تصادفی به یکی از استعمارگران دیگر ملحق میشود. احتمال انتساب این مستعمره جدید به هر یک از استعمارگران نیز، متناسب با میزان قدرت آنها میباشد. اگر استعمارگری تمام مستعمرات خود را از دست بدهد، خود به صورت مستعمره یک استعمارگر دیگر در خواهد آمد. مراحل الگوریتم به همین ترتیب ادامه مییابد تا بالاخره تعداد استعمارگران به یک برسد. در این حالت تمام کشورها، مستعمره یک استعمارگر هستند و الگوریتم به پایان می رسد. البته شرایط توقف دیگری مانند تعداد تکراری معین نیز، میتواند بکار رود. به این ترتیب فلوچارت الگوریتم رقابت استعماری، مطابق شکل ۳ خواهد بود.

فلوچارت الگوریتم رقابت استعماری

بعد از توضیحات کوتاه ارائه شده بیان این نکته نیز خالی از لطف نیست که چون الگوریتم مزبور توسط دو ایرانی به دنیا معرفی شده است، سهم بزرگی از مقالات ارائه شده در نشریات معتبر علمی دنیا به نام ایرانیان است. با این تفاسیر نواندیشان به دانشجویان و محققان مدیریت توصیه می کند تا در انتخاب موضوعات جدید مخصوصا در فضای بهینه سازی و پیش بینی از این روش استفاده کنند. در ادامه می توانید یک نمونه مقاله کار شده در زمینه مدیریت که از این روش استفاده کرده است را دانلود نمایید.

دانلود مقاله

الگوریتم بهینه سازی رقابت استعماری ( Imperialist Competitive Algorithm)

مطالب مشابه :

پروژه Function Generator

انتخاب سایز باسبار برای تابلوهای برق

منابع تاسیسات الکتریکی و روشنایی مفید در نظام مهندسی و نظارت و طراحی برقی

تئوری صفحات و پوسته ها

آبخوری های مجزا شاهکاری از الیوت ارویت

هندوانه ابوجهل گرد آورنده : سعیده طوسی زاده

الگوریتم بهینه سازی رقابت استعماری ( Imperialist Competitive Algorithm)