Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

Evaluation of The Performance of Butterfly Optimization Algorithm in Solving High-Dimensional Numerical Optimization Problems

Yıl 2022, Cilt: 4 Sayı: 2, 296 - 303, 26.10.2022
https://doi.org/10.46387/bjesr.1170933

Öz

The butterfly optimization algorithm is one of the metaheuristic algorithms that models the foraging behavior of butterflies. It appears in the literature that it has been used successfully in the solution of many problems. Control parameters and dimension of problem directly affect the performance of a metaheuristic algorithm. When possible problems are evaluated, some may be low-dimensional, while others may be high-dimensional. At the same time, it is expected that metaheuristic algorithms are successful on high-dimensional problems as well. In this study, the performance of the butterfly optimization algorithm is evaluated in solving high-dimensional numerical optimization problems. The performance of butterfly optimization algorithm is compared with artificial bee colony algorithm, harmony search and flower pollination algorithm. Wilcoxon signed-rank test is used to analyze the significance of the results. The results show that the butterfly optimization algorithm is generally more successful than other algorithms in solving high-dimensional numerical optimization problems.

Kaynakça

  • A. Gogna, and A. Tayal, “Metaheuristics: Review and application”, Journal of Experimental & Theoretical Artificial Intelligence, vol.25, no.4, pp. 503-526, 2013.
  • X.-S. Yang, “Nature-inspired metaheuristic algorithms”, Luniver press, 2010.
  • I. Fister Jr, X.-S. Yang, I. Fister, J. Brest, and D. Fister, “A brief review of nature-inspired algorithms for optimization”, Arxiv preprint arXiv:1307.4186, 2013.
  • I.H. Osman, and G. Laporte, “Metaheuristics: A bibliography”, Springer, 1996.
  • D. Karaboga, “An idea based on honey bee swarm for numerical optimization”, Technical report-tr06, Erciyes University, Engineering Faculty, 2005.
  • K.-S. Tang, K.-F. Man, S. Kwong, and Q. He, “Genetic algorithms and their applications”, IEEE Signal Processing Magazine, vol.13, no.6, pp. 22-37, 1996.
  • M. Dorigo, V. Maniezzo, and A. Colorni, “Ant system: Optimization by a colony of cooperating agents”, IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part B (Cybernetics), vol.26, no.1, pp. 29-41, 1996.
  • J. Kennedy, and R. Eberhart, “Particle swarm optimization”, In Proceedings of ICNN'95-International Conference on Neural Networks, IEEE, 1995.
  • J.D. Farmer, N.H. Packard, and A.S. Perelson, “The immune system, adaptation, and machine learning”, Physica D: Nonlinear Phenomena, vol.22, no.1-3, pp. 187-204, 1986.
  • S. Arora, and S. Singh, “Butterfly optimization algorithm: A novel approach for global optimization”, Soft Computing, vol.23, no.3, pp. 715-734, 2019.
  • B.S. Yıldız, A. R. Yıldız, E. İ. Albak, H. Abderazek, S. M. Sait, and S. Bureerat, “Butterfly optimization algorithm for optimum shape design of automobile suspension components”, Materials Testing, vol.62, no.4, pp. 365-370, 2020.
  • M. Tubishat, M. Alswaitti, S. Mirjalili, M. A. Al-Garadi, and T. A. Rana, “Dynamic butterfly optimization algorithm for feature selection”, IEEE Access, pp. 194303-194314, 2020.
  • S. Arora, S. Singh, and K. A. Yetilmezsoy, “Modified butterfly optimization algorithm for mechanical design optimization problems”, Journal of The Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, vol.40, no.1, pp. 1-17, 2018.
  • S. Arora, and S. Singh, “Node localization in wireless sensor networks using butterfly optimization algorithm”, Arabian Journal for Science & Engineering (Springer Science & Business Media BV), vol.42, no.8, 2017.
  • S. Arora, and S. Singh, “An improved butterfly optimization algorithm with chaos”, Journal of Intelligent & Fuzzy Systems, vol.32, no.1, pp. 1079-1088, 2017.
  • T.K. Sharma, “Enhanced butterfly optimization algorithm for reliability optimization problems”, Journal of Ambient Intelligence and Humanized Computing, pp. 1-25, 2020.
  • A. Mortazavi, and M. Moloodpoor, “Enhanced butterfly optimization algorithm with a new fuzzy regulator strategy and virtual butterfly concept”, Knowledge-Based Systems, 228: pp. 107291, 2021.
  • S. Sharma, A.K. Saha, and S. Nama, “An enhanced butterfly optimization algorithm for function optimization”, in Soft Computing: Theories and Applications, Springer, pp. 593-603, 2020.
  • S. Arora, and S. Singh, “An improved butterfly optimization algorithm for global optimization”, Advanced Science, Engineering and Medicine, vol.8, no.9, pp. 711-717, 2016.
  • S.M.J. Jalali, S. Ahmadian, P. M. Kebria, A. Khosravi, C. P. Lim, and S. Nahavandi, “Evolving artificial neural networks using butterfly optimization algorithm for data classification”, in International Conference on Neural Information Processing, Springer, 2019.
  • T.K. Sharma, A.K. Sahoo, and P. Goyal, “Bidirectional butterfly optimization algorithm and engineering applications”, Materials Today: Proceedings, pp. 736-741, 2021.
  • R.B. Blair, A.E. Launer, “Butterfly diversity and human land use: Species assemblages along an urban grandient”. Biological Conservation, vol.80, no.1, pp. 113-125, 1997.
  • E. Pollard, and T.J. Yates, “Monitoring butterflies for ecology and conservation: The british butterfly monitoring scheme”, Springer Science & Business Media, 1994.
  • J.C. Baird, and E.J. Noma, “Fundamentals of scaling and psychophysics”, John Wiley & Sons, 1978.
  • D.M. MacKay, “Psychophysics of perceived intensity: A theoretical basis for fechner's and stevens' laws”, Science, vol.139, no.3560, pp. 1213-1216, 1963.

Yüksek Boyutlu Nümerik Optimizasyon Problemlerinin Çözümünde Kelebek Optimizasyon Algoritmasının Performansının Değerlendirilmesi

Yıl 2022, Cilt: 4 Sayı: 2, 296 - 303, 26.10.2022
https://doi.org/10.46387/bjesr.1170933

Öz

Kelebek optimizasyon algoritması, kelebeklerin yiyecek arama davranışını modelleyen güncel meta-sezgisel algoritmalardan biridir. Pek çok problemin çözümünde başarılı bir şekilde kullanıldığı literatürde görülmektedir. Bir meta sezgisel algoritmanın başarısını, kontrol parametreleri ve problem boyutu doğrudan etkilemektedir. Muhtemel problemler değerlendirildiğinde, bazıları düşük boyutlu iken, bazıları yüksek boyutlu olabilmektedir. Bununla birlikte, meta-sezgisel algoritmaların yüksek boyutlu problemler üzerinde de başarılı olması beklenmektedir. Bu çalışmada, yüksek boyutlu nümerik optimizasyon problemlerinin çözümünde kelebek optimizasyon algoritmasının performansı değerlendirilmiştir. Kelebek optimizasyon algoritması; yapay arı koloni algoritması, armoni arama algoritması ve çiçek tozlaşma algoritması ile karşılaştırılmıştır. Sonuçların anlamlılığının analizi için Wilcoxon işaretli sıralar testi uygulanmıştır. Sonuçlar, çok boyutlu nümerik optimizasyon problemlerinin çözümünde, kelebek optimizasyon algoritmasının diğer algoritmalardan genel olarak daha başarılı olduğunu göstermiştir.

Kaynakça

  • A. Gogna, and A. Tayal, “Metaheuristics: Review and application”, Journal of Experimental & Theoretical Artificial Intelligence, vol.25, no.4, pp. 503-526, 2013.
  • X.-S. Yang, “Nature-inspired metaheuristic algorithms”, Luniver press, 2010.
  • I. Fister Jr, X.-S. Yang, I. Fister, J. Brest, and D. Fister, “A brief review of nature-inspired algorithms for optimization”, Arxiv preprint arXiv:1307.4186, 2013.
  • I.H. Osman, and G. Laporte, “Metaheuristics: A bibliography”, Springer, 1996.
  • D. Karaboga, “An idea based on honey bee swarm for numerical optimization”, Technical report-tr06, Erciyes University, Engineering Faculty, 2005.
  • K.-S. Tang, K.-F. Man, S. Kwong, and Q. He, “Genetic algorithms and their applications”, IEEE Signal Processing Magazine, vol.13, no.6, pp. 22-37, 1996.
  • M. Dorigo, V. Maniezzo, and A. Colorni, “Ant system: Optimization by a colony of cooperating agents”, IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part B (Cybernetics), vol.26, no.1, pp. 29-41, 1996.
  • J. Kennedy, and R. Eberhart, “Particle swarm optimization”, In Proceedings of ICNN'95-International Conference on Neural Networks, IEEE, 1995.
  • J.D. Farmer, N.H. Packard, and A.S. Perelson, “The immune system, adaptation, and machine learning”, Physica D: Nonlinear Phenomena, vol.22, no.1-3, pp. 187-204, 1986.
  • S. Arora, and S. Singh, “Butterfly optimization algorithm: A novel approach for global optimization”, Soft Computing, vol.23, no.3, pp. 715-734, 2019.
  • B.S. Yıldız, A. R. Yıldız, E. İ. Albak, H. Abderazek, S. M. Sait, and S. Bureerat, “Butterfly optimization algorithm for optimum shape design of automobile suspension components”, Materials Testing, vol.62, no.4, pp. 365-370, 2020.
  • M. Tubishat, M. Alswaitti, S. Mirjalili, M. A. Al-Garadi, and T. A. Rana, “Dynamic butterfly optimization algorithm for feature selection”, IEEE Access, pp. 194303-194314, 2020.
  • S. Arora, S. Singh, and K. A. Yetilmezsoy, “Modified butterfly optimization algorithm for mechanical design optimization problems”, Journal of The Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, vol.40, no.1, pp. 1-17, 2018.
  • S. Arora, and S. Singh, “Node localization in wireless sensor networks using butterfly optimization algorithm”, Arabian Journal for Science & Engineering (Springer Science & Business Media BV), vol.42, no.8, 2017.
  • S. Arora, and S. Singh, “An improved butterfly optimization algorithm with chaos”, Journal of Intelligent & Fuzzy Systems, vol.32, no.1, pp. 1079-1088, 2017.
  • T.K. Sharma, “Enhanced butterfly optimization algorithm for reliability optimization problems”, Journal of Ambient Intelligence and Humanized Computing, pp. 1-25, 2020.
  • A. Mortazavi, and M. Moloodpoor, “Enhanced butterfly optimization algorithm with a new fuzzy regulator strategy and virtual butterfly concept”, Knowledge-Based Systems, 228: pp. 107291, 2021.
  • S. Sharma, A.K. Saha, and S. Nama, “An enhanced butterfly optimization algorithm for function optimization”, in Soft Computing: Theories and Applications, Springer, pp. 593-603, 2020.
  • S. Arora, and S. Singh, “An improved butterfly optimization algorithm for global optimization”, Advanced Science, Engineering and Medicine, vol.8, no.9, pp. 711-717, 2016.
  • S.M.J. Jalali, S. Ahmadian, P. M. Kebria, A. Khosravi, C. P. Lim, and S. Nahavandi, “Evolving artificial neural networks using butterfly optimization algorithm for data classification”, in International Conference on Neural Information Processing, Springer, 2019.
  • T.K. Sharma, A.K. Sahoo, and P. Goyal, “Bidirectional butterfly optimization algorithm and engineering applications”, Materials Today: Proceedings, pp. 736-741, 2021.
  • R.B. Blair, A.E. Launer, “Butterfly diversity and human land use: Species assemblages along an urban grandient”. Biological Conservation, vol.80, no.1, pp. 113-125, 1997.
  • E. Pollard, and T.J. Yates, “Monitoring butterflies for ecology and conservation: The british butterfly monitoring scheme”, Springer Science & Business Media, 1994.
  • J.C. Baird, and E.J. Noma, “Fundamentals of scaling and psychophysics”, John Wiley & Sons, 1978.
  • D.M. MacKay, “Psychophysics of perceived intensity: A theoretical basis for fechner's and stevens' laws”, Science, vol.139, no.3560, pp. 1213-1216, 1963.
Toplam 25 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Konular Yapay Zeka
Bölüm Araştırma Makaleleri
Yazarlar

Ceren Baştemur Kaya 0000-0002-0091-3606

Ebubekir Kaya 0000-0001-8576-7750

Yayımlanma Tarihi 26 Ekim 2022
Yayımlandığı Sayı Yıl 2022 Cilt: 4 Sayı: 2

Kaynak Göster

APA Baştemur Kaya, C., & Kaya, E. (2022). Yüksek Boyutlu Nümerik Optimizasyon Problemlerinin Çözümünde Kelebek Optimizasyon Algoritmasının Performansının Değerlendirilmesi. Mühendislik Bilimleri Ve Araştırmaları Dergisi, 4(2), 296-303. https://doi.org/10.46387/bjesr.1170933
AMA Baştemur Kaya C, Kaya E. Yüksek Boyutlu Nümerik Optimizasyon Problemlerinin Çözümünde Kelebek Optimizasyon Algoritmasının Performansının Değerlendirilmesi. Müh.Bil.ve Araş.Dergisi. Ekim 2022;4(2):296-303. doi:10.46387/bjesr.1170933
Chicago Baştemur Kaya, Ceren, ve Ebubekir Kaya. “Yüksek Boyutlu Nümerik Optimizasyon Problemlerinin Çözümünde Kelebek Optimizasyon Algoritmasının Performansının Değerlendirilmesi”. Mühendislik Bilimleri Ve Araştırmaları Dergisi 4, sy. 2 (Ekim 2022): 296-303. https://doi.org/10.46387/bjesr.1170933.
EndNote Baştemur Kaya C, Kaya E (01 Ekim 2022) Yüksek Boyutlu Nümerik Optimizasyon Problemlerinin Çözümünde Kelebek Optimizasyon Algoritmasının Performansının Değerlendirilmesi. Mühendislik Bilimleri ve Araştırmaları Dergisi 4 2 296–303.
IEEE C. Baştemur Kaya ve E. Kaya, “Yüksek Boyutlu Nümerik Optimizasyon Problemlerinin Çözümünde Kelebek Optimizasyon Algoritmasının Performansının Değerlendirilmesi”, Müh.Bil.ve Araş.Dergisi, c. 4, sy. 2, ss. 296–303, 2022, doi: 10.46387/bjesr.1170933.
ISNAD Baştemur Kaya, Ceren - Kaya, Ebubekir. “Yüksek Boyutlu Nümerik Optimizasyon Problemlerinin Çözümünde Kelebek Optimizasyon Algoritmasının Performansının Değerlendirilmesi”. Mühendislik Bilimleri ve Araştırmaları Dergisi 4/2 (Ekim 2022), 296-303. https://doi.org/10.46387/bjesr.1170933.
JAMA Baştemur Kaya C, Kaya E. Yüksek Boyutlu Nümerik Optimizasyon Problemlerinin Çözümünde Kelebek Optimizasyon Algoritmasının Performansının Değerlendirilmesi. Müh.Bil.ve Araş.Dergisi. 2022;4:296–303.
MLA Baştemur Kaya, Ceren ve Ebubekir Kaya. “Yüksek Boyutlu Nümerik Optimizasyon Problemlerinin Çözümünde Kelebek Optimizasyon Algoritmasının Performansının Değerlendirilmesi”. Mühendislik Bilimleri Ve Araştırmaları Dergisi, c. 4, sy. 2, 2022, ss. 296-03, doi:10.46387/bjesr.1170933.
Vancouver Baştemur Kaya C, Kaya E. Yüksek Boyutlu Nümerik Optimizasyon Problemlerinin Çözümünde Kelebek Optimizasyon Algoritmasının Performansının Değerlendirilmesi. Müh.Bil.ve Araş.Dergisi. 2022;4(2):296-303.