دانلود شبیه سازی مقاله الگوریتم بهینه سازی فراابتکاری ساختار بلوری (CryStAl)

پروژه متلب الگوریتم ساختار بلوری

بسیاری از مسائل طراحی مرتبط با طبیعت را می توان مسائل بهینه سازی در نظر گرفت که نیاز به تکنیک ها و روش های بهینه سازی مناسب برای حل آنها دارند. امروزه، مسائل طراحی، فوق العاده پیچیده شده اند که برای آنها روش های بهینه سازی کلاسیک براساس اصول ریاضیاتی قادر به فراهم کردن نتایج رضایت بخش در مدت زمان معقول نیستند. روش های گرادیانی، که از گرادیان تابع هدف برای پیکربندی مسئله بهینه سازی استفاده می کنند، نوعی از این روش های ریاضیاتی هستند. در چند دهه گذشته، بررسی کمبودها و نواقص روش های بهینه سازی کلاسیک و معرفی الگوریتم های بهینه سازی کارآمد جدید از اهمیت زیادی برخوردار شده است. براساس پیشرفت های فنآوری اخیر، توجه رو به رشد به معرفی روش های بهینه سازی جدید با بازده، دقت و سرعت بیشتر برای حل مسائل بهینه سازی دشوار، بوجود آمده است. علاوه بر آن، تعدادی نگرانی دیگر در کار با تعدادی مسئله خاص مانند مسائل بهینه های محلی همراه با هموار بودن و محدب بودن فضاهای جستجو، به مدت زمانی طولانی از اهمیت بالایی برخوردار بوده اند.

روش های فرا ابتکاری، روش های محاسباتی هستند که هوشمندانه فرآیند جستجو را از طریق اکتشاف کارامد فضای جستجوی مربوط به یک مسئله بهینه سازی، هدایت می کند. با افزایش بسیار سریع تعداد مسائل با مجموعه داده های بزرگ در رشته های مختلف، جستجو و تحقیق مداوم برای بهبود الگوریتم های فراابتکاری موجود و همچنین توسعه الگوریتم های جدید با دقت و بازده بیشتر، بوجود آمده است. بطور کلی، یک الگوریتم فرا ابتکاری قوی و کارآمد، براساس یک منبع الهام غنی (rich inspiration)، که به صورت موثر از طریق مدل ریاضیاتی دقیق، پیاده سازی شده است. با هدف توسعه یک الگوریتم بهینه سازی بسیار کارآمد و الهام گرفته از طبیعت، در اینجا یک روش فرا ابتکاری نوین به نام «الگوریتم ساختار بلور» (CryStAl) را پیشنهاد می دهیم. این روش عمدتاً از اصول مربوط به تشکیل ساختارهای بلور از افزودن مبنا به نقاط شبکه الهام گرفته و یک پدیده طبیعی است که در چیدمان متقارن مواد تشکیل دهنده (یعنی، اتم ها، مولکول ها یا یون ها) در کانی های بلورین مانند کوارتز، قابل مشاهده است. در مجموع 239 تابع ریاضیاتی که به چهار گروه مختلف طبقه بندی می شوند برای ارزیابی عملکرد کلی روش پیشنهادی بکار گرفته می شوند. برای اعتباریابی نتایج این الگوریتم نوین، 12 الگوریتم فرا ابتکاری کلاسیک و مدرن مختلف از مجموعه مقالات انتخاب می شوند. مقادیر کمینه (حداقل)، میانگین و انحراف معیار همراه با تعداد محاسبات تابع برای CryStAl و روش های فرا ابتکاری دیگر برای یک تلرانس خاص به این ترتیب محاسبه و ارائه می شوند. نتایج بدست آمده، که یک تحلیل آماری کامل را بیشتر تایید می کنند، نشان دادند که الگوریتم پیشنهادی قادر به فراهم کردن نتایج بسیار بهتر نسبت به روش های فراابتکاری دیگر در اکثر موارد هستند.

این مقاله مربوط به سال 2021 بوده و شبیه سازی آن در نرم افزار متلب (MATLAB) انجام شده است و در ادامه نیز تصویر مربوط به خروجی شبیه سازی قرار داده شده است: