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粒子群优化算法(PSO)

背景

假设有一群鸟,在随机搜索食物,在搜索区域内只有一块儿食物,一开始时所有的鸟儿都不知道食物所在的方位,但它们能够知道自己离食物有多远,以及它们能够记住在自己飞过的路程当中距离食物最近的位置,同时它们也能够知道鸟群中所有鸟儿经过的路程当中,离食物最近的位置。那每一只鸟儿将如何去寻找食物呢?简单来说,每一只鸟儿在当前位置的基础上,如何做出决策,下一步向哪里飞呢?实际,每只鸟儿将综合自身的经验,以及群体的经验来在做出下一步飞向哪里的决策,即每只鸟儿将根据自己所经过的路程中离食物最近的位置以及鸟群中所有鸟儿经过的路程当中离食物最近的位置来做出决策,决定下一步自己向哪里飞。

在粒子群算法中,粒子的位置对应于原问题的解。粒子的适应值就是将粒子的位置(对应于原问题的解)带入到目标函数中所得到的目标函数值。粒子的速度决定粒子下一步向哪里飞以及飞多远。

核心公式

参数解释

个人理解

粒子群算法整合了个体与整体的智慧,在“信息素”更新的时候,综合考虑了个体和整体在过去的发现。调整参数可以避免陷入局部最优,同时也可以决定对个体或者整体的依赖程度。个人认为,整体越大,对整体的依赖程度就要越大,这个依赖程度应该和粒子数量成正相关关系。