Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

GÜNCEL METASEZGİSEL ALGORİTMALAR İÇİN KAOS TABANLI YAKLAŞIMLAR

Yıl 2018, Cilt: 23 Sayı: 3, 103 - 116, 31.12.2018
https://doi.org/10.17482/uumfd.420397

Öz

Hesaplama teknolojilerindeki hızlı gelişmelerle
orantılı olarak, optimizasyon problemlerinin çözümünde
evrimsel/sezgisel/metasezgisel algoritmalardan birçok alandaki uygulamalarda
sıklıkla faydalanılmaktadır. Günümüzde, yeni algoritmalar geliştirilmekte ve
mevcut algoritmalara yenilikler uygulanmaya devam edilmektedir. Bu çalışmada,
son zamanlarda geliştirilmiş olan metasezgisel algoritmalardan olan: Geri
İzleme Arama (BS), Gri Kurt Optimizasyon (GWO) ve Girdap Arama (VS)
algoritmalarına kaos tabanlı modifikasyonlar önerilmiş ve algoritmaların,
kıyaslamalarla detaylı analizleri gerçekleştirilmiştir. Önerilen yaklaşımlar,
algoritmaların çözümlerini geliştirmek için işlemlerinde kullandıkları bazı
rassal değişkenler yerine, kaos haritalarına dayanan yeni değişkenlerin
üretilmesi temeline dayanmaktadır. Bunun yanında,
kaos tabanlı bu değişkenler kullanılarak algoritmaların optimizasyon
sürecinde kullandıkları yapısal işlemlerinde modifikasyonlar gerçekleştirilmektedir.
Algoritmaların performansları; istatistiksel ve yakınsama hızları açısından,
iki yönlü olarak analiz edilmektedir. Kaotik haritalara dayanan yaklaşımların,
orijinal algoritmalar üzerinde daha iyi veya en azından karşılaştırılabilir
sonuçlar ürettiği, gerçekleştirilen deneylerde gösterilmiştir.

Kaynakça

  • Alatas, B., Akin, E. and Ozer, A. B. (2009) Chaos embedded particle swarm optimization algorithms, Chaos, Solitons Fractals, 40(4), 1715-1734. doi: 10.1016/j.chaos.2007.09.063
  • Civicioglu, P. (2013) Backtracking search optimization algorithm for numerical optimization problems, Applied Mathematics and Computation, 219(15), 8121-8144, 2013. doi: 10.1016/j.amc.2013.02.017
  • Dogan, B. and Olmez, T. A. (2015) A new metaheuristic for numerical function optimization: vortex search algorithm, Information Sciences, 293, 125-145. doi: 10.1016/j.ins.2014.08.053
  • Gandomi, A., Yang, X-S., Talatahari, S. and Alavi, A. (2013) Firefly algorithm with chaos, Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation., 18(1), 89-98. doi: 10.1016/j.cnsns.2012.06.009
  • Geem, Z., Kim, J. and Loganathan, G. (2001) A new heuristic optimization algorithm: harmony search, Simulation, 76(2), 60-68. doi: 10.1177/003754970107600201
  • Goldberg D. E. (1989) Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning, Addison-Wesley Longman Publishing, USA.
  • Kellert, S. (1993) In the Wake of Chaos:Unpredictable Order in Dynamical Systems, University of Chicago Press, USA.
  • Kennedy J. and Eberhart R. (1995) Particle swarm optimization, IEEE International Conference on Neural Networks, 1942-1948. doi:10.1109/ICNN.1995.488968
  • Li, Y., Deng, S. and Xiao, D. (2011) A novel hash algorithm construction based on chaotic neural network, Neural Computing and Applications, 20(1), 133–141. doi: 10.1007/s00521-010-0432-2
  • Li-Jiang, Y. and Tian-Lun, C. (2002) Application of chaos in genetic algorithms, Communications in Theoretical Physics, 38(2), 168. doi: 10.1088/0253-6102/38/2/168
  • Liang, J. J., Suganthan, P. N. and Hernandez-Diaz, A. G. (2013) Problem definitions and evaluation criteria for the CEC 2013 special session on real-parameter optimization, Zhengzhou University and Nanyang Technological University, 3-18. Technical report:201212
  • Mirjalili, S., Mirjalili, S. M. and Lewis, A. (2014) Grey wolf optimizer, Advances in Engineering Software, 69, 46-61. doi: 10.1016/j.advengsoft.2013.12.007
  • Pecora, L. and Carroll, T. (1990) Synchronization in chaotic system, Physical Review Letters, 64(8), 821-824. doi: 10.1103/PhysRevLett.64.821
  • Saremi, S., Mirjalili, S. M. and Mirjalili, S. (2014) Chaotic krill herd optimization algorithm, Procedia Techno, 12, 180-185. doi: 10.1016/j.protcy.2013.12.473
  • Schuster, H. G. and Just, W. (2006) Deterministic chaos: an introduction, John Wiley & Sons, Germany.
  • Storn, R. and Price K. (1995) Differential evolution: A simple and efficient adaptive scheme for global optimization over continuous spaces, International Computer Science Institute, 1-12. Technical report:TR-95-012
  • Wang, N., Liu, L. M. and L. L. Liu. (2001) Genetic algorithm in chaos, Or Transactions, 5(5), 1-10.
  • Wang, L. and Zhong, Y. (2015) Cuckoo search algorithm with chaotic maps, Mathematical Problems in Engineering, 6(6), 546-554. doi: 10.1155/2015/715635
  • Wang,, G.-G., Guo, L., Gandomi, A., Hao, G.-S. and Wang, H. (2014) Chaotic krill herd algorithm, Information Sciences, 274, 17-34. doi: 10.1016/j.ins.2014.02.123
  • Wolpert, D. H. and Macready, W. G. (1997) No free lunch theorems for optimization, IEEE Transactions on Evolutionary Computation, 1(1), 67-82. doi: 10.1109/4235.585893
  • Yang, X-S. (2010) Nature-inspired Metaheuristic Algorithms, Luniver Press, UK.
  • Yang, X-S. and Deb, S. (2009) Cuckoo search via L´evy flights, Proceeding of World Congress on Nature Biologically Inspired Computing, 210-214, doi: 10.1109/NABIC.2009.5393690
  • Yao, J. F., Mei, C., Peng, X. Q., Hu, Z. K. and Hu, J (2001) A new optimization approach-chaos genetic algorithm, Systems Engineering, 1, 1-5.
  • Zaharie, D. (2003) Control of population diversity and adaptation in differential evolution algorithms, Mendel 9th International Conference on Soft Computing, Brno, 41-46.
  • Zhenyu, G. Bo, Y. C. and Min, C. B. (2006) Self-adaptive chaos differential evolution, International Conference on Natural Computation, 972-975. doi: 10.1007/11881070_128

The Chaos-Based Approaches for Actual Metaheuristic Algorithms

Yıl 2018, Cilt: 23 Sayı: 3, 103 - 116, 31.12.2018
https://doi.org/10.17482/uumfd.420397

Öz

Along with rapid developments in computational technologies,
evolutionary/heuristic/metaheuristic algorithms have frequently become used in
many applications to solve optimization problems. Nowadays, new algorithms are
being developed and improvements have been made to existing algorithms. In this
study, chaos-based modifications have been proposed for recently introduced metaheuristic
algorithms: Backtracking Search (BS), Grey Wolf Optimizer (GWO) and Vortex
Search (VS), and the algorithms have been analyzed by detailed comparisons. The
proposed approaches are based on generating new values through chaos maps,
rather than some random numbers normally used in the algorithms, to improve
their solutions. In addition, some modifications are performed to the
structural operations of the algorithms used in the optimization process by
taking advantage of chaos-based values. The performances of the algorithms are
evaluated by considering two metrics: convergence rates and statistical
results. Experiments demonstrated that the performance of the algorithms with
the proposed modifications based on the chaos approach, are better than, or at least comparable to,
the original algorithms.

Kaynakça

  • Alatas, B., Akin, E. and Ozer, A. B. (2009) Chaos embedded particle swarm optimization algorithms, Chaos, Solitons Fractals, 40(4), 1715-1734. doi: 10.1016/j.chaos.2007.09.063
  • Civicioglu, P. (2013) Backtracking search optimization algorithm for numerical optimization problems, Applied Mathematics and Computation, 219(15), 8121-8144, 2013. doi: 10.1016/j.amc.2013.02.017
  • Dogan, B. and Olmez, T. A. (2015) A new metaheuristic for numerical function optimization: vortex search algorithm, Information Sciences, 293, 125-145. doi: 10.1016/j.ins.2014.08.053
  • Gandomi, A., Yang, X-S., Talatahari, S. and Alavi, A. (2013) Firefly algorithm with chaos, Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation., 18(1), 89-98. doi: 10.1016/j.cnsns.2012.06.009
  • Geem, Z., Kim, J. and Loganathan, G. (2001) A new heuristic optimization algorithm: harmony search, Simulation, 76(2), 60-68. doi: 10.1177/003754970107600201
  • Goldberg D. E. (1989) Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning, Addison-Wesley Longman Publishing, USA.
  • Kellert, S. (1993) In the Wake of Chaos:Unpredictable Order in Dynamical Systems, University of Chicago Press, USA.
  • Kennedy J. and Eberhart R. (1995) Particle swarm optimization, IEEE International Conference on Neural Networks, 1942-1948. doi:10.1109/ICNN.1995.488968
  • Li, Y., Deng, S. and Xiao, D. (2011) A novel hash algorithm construction based on chaotic neural network, Neural Computing and Applications, 20(1), 133–141. doi: 10.1007/s00521-010-0432-2
  • Li-Jiang, Y. and Tian-Lun, C. (2002) Application of chaos in genetic algorithms, Communications in Theoretical Physics, 38(2), 168. doi: 10.1088/0253-6102/38/2/168
  • Liang, J. J., Suganthan, P. N. and Hernandez-Diaz, A. G. (2013) Problem definitions and evaluation criteria for the CEC 2013 special session on real-parameter optimization, Zhengzhou University and Nanyang Technological University, 3-18. Technical report:201212
  • Mirjalili, S., Mirjalili, S. M. and Lewis, A. (2014) Grey wolf optimizer, Advances in Engineering Software, 69, 46-61. doi: 10.1016/j.advengsoft.2013.12.007
  • Pecora, L. and Carroll, T. (1990) Synchronization in chaotic system, Physical Review Letters, 64(8), 821-824. doi: 10.1103/PhysRevLett.64.821
  • Saremi, S., Mirjalili, S. M. and Mirjalili, S. (2014) Chaotic krill herd optimization algorithm, Procedia Techno, 12, 180-185. doi: 10.1016/j.protcy.2013.12.473
  • Schuster, H. G. and Just, W. (2006) Deterministic chaos: an introduction, John Wiley & Sons, Germany.
  • Storn, R. and Price K. (1995) Differential evolution: A simple and efficient adaptive scheme for global optimization over continuous spaces, International Computer Science Institute, 1-12. Technical report:TR-95-012
  • Wang, N., Liu, L. M. and L. L. Liu. (2001) Genetic algorithm in chaos, Or Transactions, 5(5), 1-10.
  • Wang, L. and Zhong, Y. (2015) Cuckoo search algorithm with chaotic maps, Mathematical Problems in Engineering, 6(6), 546-554. doi: 10.1155/2015/715635
  • Wang,, G.-G., Guo, L., Gandomi, A., Hao, G.-S. and Wang, H. (2014) Chaotic krill herd algorithm, Information Sciences, 274, 17-34. doi: 10.1016/j.ins.2014.02.123
  • Wolpert, D. H. and Macready, W. G. (1997) No free lunch theorems for optimization, IEEE Transactions on Evolutionary Computation, 1(1), 67-82. doi: 10.1109/4235.585893
  • Yang, X-S. (2010) Nature-inspired Metaheuristic Algorithms, Luniver Press, UK.
  • Yang, X-S. and Deb, S. (2009) Cuckoo search via L´evy flights, Proceeding of World Congress on Nature Biologically Inspired Computing, 210-214, doi: 10.1109/NABIC.2009.5393690
  • Yao, J. F., Mei, C., Peng, X. Q., Hu, Z. K. and Hu, J (2001) A new optimization approach-chaos genetic algorithm, Systems Engineering, 1, 1-5.
  • Zaharie, D. (2003) Control of population diversity and adaptation in differential evolution algorithms, Mendel 9th International Conference on Soft Computing, Brno, 41-46.
  • Zhenyu, G. Bo, Y. C. and Min, C. B. (2006) Self-adaptive chaos differential evolution, International Conference on Natural Computation, 972-975. doi: 10.1007/11881070_128
Toplam 25 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil İngilizce
Konular Mühendislik
Bölüm Araştırma Makaleleri
Yazarlar

Yiğit Çağatay Kuyu Bu kişi benim

Fahri Vatansever

Yayımlanma Tarihi 31 Aralık 2018
Gönderilme Tarihi 2 Mayıs 2018
Kabul Tarihi 17 Ekim 2018
Yayımlandığı Sayı Yıl 2018 Cilt: 23 Sayı: 3

Kaynak Göster

APA Kuyu, Y. Ç., & Vatansever, F. (2018). The Chaos-Based Approaches for Actual Metaheuristic Algorithms. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 23(3), 103-116. https://doi.org/10.17482/uumfd.420397
AMA Kuyu YÇ, Vatansever F. The Chaos-Based Approaches for Actual Metaheuristic Algorithms. UUJFE. Aralık 2018;23(3):103-116. doi:10.17482/uumfd.420397
Chicago Kuyu, Yiğit Çağatay, ve Fahri Vatansever. “The Chaos-Based Approaches for Actual Metaheuristic Algorithms”. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 23, sy. 3 (Aralık 2018): 103-16. https://doi.org/10.17482/uumfd.420397.
EndNote Kuyu YÇ, Vatansever F (01 Aralık 2018) The Chaos-Based Approaches for Actual Metaheuristic Algorithms. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 23 3 103–116.
IEEE Y. Ç. Kuyu ve F. Vatansever, “The Chaos-Based Approaches for Actual Metaheuristic Algorithms”, UUJFE, c. 23, sy. 3, ss. 103–116, 2018, doi: 10.17482/uumfd.420397.
ISNAD Kuyu, Yiğit Çağatay - Vatansever, Fahri. “The Chaos-Based Approaches for Actual Metaheuristic Algorithms”. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 23/3 (Aralık 2018), 103-116. https://doi.org/10.17482/uumfd.420397.
JAMA Kuyu YÇ, Vatansever F. The Chaos-Based Approaches for Actual Metaheuristic Algorithms. UUJFE. 2018;23:103–116.
MLA Kuyu, Yiğit Çağatay ve Fahri Vatansever. “The Chaos-Based Approaches for Actual Metaheuristic Algorithms”. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, c. 23, sy. 3, 2018, ss. 103-16, doi:10.17482/uumfd.420397.
Vancouver Kuyu YÇ, Vatansever F. The Chaos-Based Approaches for Actual Metaheuristic Algorithms. UUJFE. 2018;23(3):103-16.

DUYURU:

30.03.2021- Nisan 2021 (26/1) sayımızdan itibaren TR-Dizin yeni kuralları gereği, dergimizde basılacak makalelerde, ilk gönderim aşamasında Telif Hakkı Formu yanısıra, Çıkar Çatışması Bildirim Formu ve Yazar Katkısı Bildirim Formu da tüm yazarlarca imzalanarak gönderilmelidir. Yayınlanacak makalelerde de makale metni içinde "Çıkar Çatışması" ve "Yazar Katkısı" bölümleri yer alacaktır. İlk gönderim aşamasında doldurulması gereken yeni formlara "Yazım Kuralları" ve "Makale Gönderim Süreci" sayfalarımızdan ulaşılabilir. (Değerlendirme süreci bu tarihten önce tamamlanıp basımı bekleyen makalelerin yanısıra değerlendirme süreci devam eden makaleler için, yazarlar tarafından ilgili formlar doldurularak sisteme yüklenmelidir).  Makale şablonları da, bu değişiklik doğrultusunda güncellenmiştir. Tüm yazarlarımıza önemle duyurulur.

Bursa Uludağ Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Dekanlığı, Görükle Kampüsü, Nilüfer, 16059 Bursa. Tel: (224) 294 1907, Faks: (224) 294 1903, e-posta: mmfd@uludag.edu.tr