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基于黄金分割的人工植物算法研究

作　者: 刘冬梅
导　师: 崔志华
学　校: 太原科技大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 人工植物算法黄金分割变异算子蛋白折叠预测
分类号: TP301.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

人工植物算法是近几年提出的一种新颖的随机优化算法，该算法通过模拟植物的生长过程，设计了光合作用算子、向光性算子以及顶端优势算子。本文根据植物在生长过程中枝条分布的黄金分割现象，提出了一种基于黄金分割的人工植物算法，并将其应用于蛋白质折叠预测问题，其主要工作为：（1）植物在生长过程中，其枝条排列顺序符合黄金分割规律，即两个相邻枝条夹角为137.5o，此时植物能最大限度避免相互遮挡，根据这一规律，论文设计了黄金分割算子，并采用五个经典的无约束优化函数进行实验仿真，实验结果表明，基于黄金分割的人工植物算法可以有效提高算法的求解高维问题的性能。（2）为了进一步增加基于黄金分割的人工植物算法跳出局部极值点的能力，论文引进了自适应变异算子。通过计算粒子的适应度方差，判断算法是否陷入局部极值点，如果陷入局部极值点，就采用自适应变异算子，以提高算法的种群多样性。通过大量的仿真实验证明了引入变异算子的人工植物算法与改进前的人工植物算法相比在全局搜索能力上有了很大的改进。（3）本文将人工植物优化算法应用于生物信息学中的蛋白质折叠预测问题，并对Fibonacci数列和真实蛋白质测试序列进行仿真实验，实验证明了基于改进后的人工植物算法能够精确的进行蛋白质结构的预测。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-18
  1.1 自然计算  8-9
  1.2 自然算法介绍  9-11
    1.2.1 遗传算法  9
    1.2.2 微粒群算法  9-10
    1.2.3 视觉扫描优化算法  10-11
  1.3 标准人工植物算法  11-16
    1.3.1 人工植物算法及研究背景  11-12
    1.3.2 光合作用算子  12-13
    1.3.3 向光性算子  13-14
    1.3.4 顶端优势算子  14-16
  1.4 算法流程  16-17
  1.5 本文完成的主要内容  17-18
第二章基于黄金分割的人工植物算法  18-36
  2.1 黄金分割思想的生物学背景  18-19
  2.2 黄金分割算子设计  19-20
    2.2.1 黄金分割算子的引入  19-20
    2.2.2 黄金分割算子步骤  20
  2.3 算法流程  20-22
    2.3.1 算法步骤  20-21
    2.3.2 算法流程总体框图  21-22
  2.4 仿真实验  22-35
    2.4.1 参数设置  22
    2.4.2 测试函数  22-23
    2.4.3 算法比较  23-35
  2.5 小结  35-36
第三章自适应变异算子的设计  36-50
  3.1 自适应变异算子  36-38
    3.1.1 自适应变异算子的引入  36
    3.1.2 变异算子的设计  36-37
    3.1.3 growth 参数的重新设计  37-38
    3.1.4 自适应变异算子步骤  38
  3.2 算法的步骤和流程  38-39
    3.2.1 算法的设计步骤  38-39
    3.2.2 算法实现的流程图  39
  3.3 仿真结果分析  39-48
    3.3.1 参数设置  39
    3.3.2 测试函数  39
    3.3.3 实验结果分析  39-48
  3.4 本章小结  48-50
第四章改进的人工植物算法在生物信息学中的应用  50-58
  4.1 引言  50-51
  4.2 AB 模型介绍  51-53
    4.2.1 蛋白质结构预测模型  51-52
    4.2.2 优化步骤  52-53
  4.3 实验仿真  53-57
    4.3.1 算法的环境及参数设置  53
    4.3.2 斐波那契数列结构预测  53-57
      4.3.2.1 斐波那契数列实验仿真  53-55
      4.3.2.2 真实蛋白质序列实验仿真  55-57
  4.4 本章小结  57-58
第五章总结与展望  58-60
  5.1 工作总结  58
  5.2 前景展望  58-60
参考文献  60-64
致谢  64-66
研究生期间发表论文目录  66-67

基于黄金分割的人工植物算法研究

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