본 연구는 유전 알고리듬, 타부탐색법 그리고 반응표면법등 최근 많이 사용하고 있는 프로그램들의 장점들을 결합한 새로운 조합 유전 알고리듬을 제안한다. 본 알고리듬은 반응표면법 및 심플렉스법을 사용하여 유전알고리듬의 약점으로 여겨지는 수렴속도를 항상시키도록 하였다. 또한 유전 알고리듬에서 램덤한 다양성을 제공하지만, 본 연구에서는 타부리스트를 이용하여 체계적인 다양성을 추구하도록 하였다. 그리고 전통적인 시험함수에 본 알고리듬을 적용함으로써 본 방법의 효율성을 입증하였고 그 결과를 유전 알고리듬의 결과와 비교하였다. 또한 새롭게 제안된 알고리듬을 선미부에 위치한 청수탱크의 중량최적화에 적용한 길과 전역최적해를 효율적으로 찾는 것을 입증하였다. 또한 반응표면법을 사용한 새로운 유전알고리듬의 경우 실제 추가적인 목적함수를 평가하기 위한 계산이 필요 없으므로 수렴속도가 일반 유전 알고리듬보다 향상 되었음을 알 수 있었다. 마지막으로 제안된 조합 유전 알고리듬은 전역탐색능력과 수렴속도 측면에서 매우 강력한 전역 최적화 알고리듬임을 알 수 있었다.
Usually, the Evolutionary Algorithms(EAs) are considered more efficient for optimal, system design because EAs can provide higher opportunity for obtaining the global optimal solution. This paper presents a mechanism of co-evolution consists of the two genetic algorithms(GAs). This mechanism includes host populations and parasite populations. These two populations are closely related to each other, and the parasite populations plays an important role of searching for useful schema in host populations. Host population represented by feedforward neural network and the result of co-evolution we will find the optimal structure of the neural network. We used the genetic algorithm that search the structure of the feedforward neural network, and evolution strategies which train the weight of neuron, and optimize the net structure. The validity and effectiveness of the proposed method is exemplified on the stabilization and position control of the inverted-pendulum system.
불확실성을 가지는 하중의 변동성을 고려한 구조제어시스템의 최적설계방법에 관하여 연구하였다. 일반적인 제어시스템의 설계 문제가 구조물과 제어시스템간의 상호작용 고려하여 구조-제어 시스템을 최적화이나, 이 연구에서는 하중-구조물-제어 시스템간의 상호작용에 대한 최적설계방법에 관하여 다루었다. 구조물의 응답을 최대화하는 하중과, 이를 최소화하는 구조제어시스템을 동시에 구하는 최대-최소문제(Min-max Problem)를 정식화하고, 최적설계변수를 효율적으로 찾는 방법으로 병렬진화 알고리즘을 이용하여 불확실성이 존재하는 선형구조제어시스템의 최적설계방법을 제시하였다. 지진하중을 받는 구조물의 제진시스템 설계 예 및 수치해석을 통하여 연구한 방법의 타당성을 검증하였다.
근래에 게임이론 분야에서 진화계산법을 사용한 교섭게임 분석은 중요한 이슈 중에 하나이다. 본 논문에서는 이질적인 두 인공 에이전트 간의 공진화를 활용하여 교섭게임을 관찰한다. 두 인공 에이전트를 모델링하기 위해 사용된 전략은 진화전략의 종류인 입자군집최적화와 차분진화알고리즘이다. 교섭게임에서 각 전략이 최선의 결과를 얻기 위한 알고리즘 모수들을 조사하고 두 전략의 공진화를 관찰하여 어느 알고리즘이 교섭게임에 더 우수한지 관찰한다. 컴퓨터 시뮬레이션 실험 결과 입자군집최적화 전략이 차분진화알고리즘 전략보다 교섭게임에서 더 우수한 성능을 보임을 확인하였다.
This paper investigates the usefulness of drones in an urban delivery system. We define the vehicle and drone routing problem with time window (VDRPTW) and present a model that can describe a dual mode delivery system consisting of drones and vehicles in the metropolitan area. Drones are relatively free from traffic congestion but have limited flight range and capacity. Vehicles are not free from traffic congestion, and the complexity of urban road network reduces the efficiency of vehicles. Using drones and vehicles together can reduce inefficiency of the urban delivery system because of their complementary cooperation. In this paper, we assume that drones operate in a point-to-point manner between the depot and customers, and that customers in the need of fast delivery are willing to pay additional charges. For the experiment datasets, we use instances of Solomon (1987), which are well known in the Vehicle Routing Problem society. Moreover, to mirror the urban logistics demand trend, customers who want fast delivery are added to the Solomon's instances. We propose a hybrid evolutionary algorithm for solving VDRPTW. The experiment results provide different useful insights according to the geographical distributions of customers. In the instances where customers are randomly located and in instances where some customers are randomly located while others form some clusters, the dual mode delivery system displays lower total cost and higher customer satisfaction. In instances with clustered customers, the dual mode delivery system exhibits narrow competition for the total cost with the delivery system that uses only vehicles. In this case, using drones and vehicles together can reduce the level of dissatisfaction of customers who take their cargo over the time-window. From the view point of strategic flexibility, the dual mode delivery system appears to be more interesting. In meeting the objective of maximizing customer satisfaction, the use of drones and vehicles incurs less cost and requires fewer resources.
근래에 진화 연산을 활용한 교섭 게임의 분석은 게임 이론 분야에서 중요한 문제로 다루어지고 있다. 본 논문은 교섭 게임에서 진화 연산을 사용하여 이기종 인공 에이전트 간의 상호 작용 및 공진화 과정을 조사하였다. 교섭게임에 참여하는 진화전략 에이전트들로서 유전자 알고리즘(GA), 입자군집최적화(PSO) 및 차분진화알고리즘(DE) 3종류를 사용하였다. GA-agent, PSO-agent 및 DE-agent의 3가지 인공 에이전트들 간의 공진화 실험을 통해 교섭게임에서 가장 성능이 우수한 진화 계산 에이전트가 무엇인지 관찰 실험하였다. 시뮬레이션 실험결과, PSO-agent가 가장 성능이 우수하고 그 다음이 GA-agent이며 DE-agent가 가장 성능이 좋지 않다는 것을 확인하였다. PSO-agent가 교섭 게임에서 성능이 가장 우수한 이유를 이해하기 위해서 게임 완료 후 인공 에이전트 전략들을 관찰하였다. PSO-agent는 거래 실패로 인해 보수를 얻지 못하는 것을 감수하고서라도 가급적 많은 보수를 얻기 위한 방향으로 진화하였다는 것을 확인하였으며, 반면에 GA-agent와 DE-agent는 소량의 보수를 얻더라도 거래를 성공시키는 방향으로 진화하였다는 것을 확인하였다.
비선형 시스템의 제어에서 널리 사용되는 방식이 퍼지 제어기이다. 퍼지 제어기에서 가장 중요한 것은 퍼지 룰의 설계이다. 퍼지 룰을 설계하는 많은 기법들이 제안되어 있는데, 최근 들어 진화 알고리즘에 대한 관심이 증가하고 있다 그 중에서도 공생적 공진화 알고리즘이 최적의 퍼지룰을 찾기 위해 이용되는데, 본 논문에서는 스키마 공진화 알고리즘을 이용한다. 스키마 공진화 알고리즘의 성능을 입증하기 위해, 이동 로봇의 행동제어를 위한 퍼지 제어기를 스키마 공진화 알고리즘을 이용하여 설계하고, 다른 공생적 공진화 알고리즘인 바이러스_진화 유전 알고리즘과 Handa의 공진화에 대해 비교하고 실험한다.
Optimizing composite structures to exploit their maximum potential is a realistic application with promising returns. In this research, simultaneous maximization of the fundamental frequency and frequency separation between the first two modes by optimizing the fiber angles is considered. A high-fidelity design optimization methodology is developed by combining the high-accuracy of finite element method with iterative improvement capability of metaheuristic algorithms. Three powerful nature-inspired optimization algorithms viz. a genetic algorithm (GA), a particle swarm optimization (PSO) variant and a cuckoo search (CS) variant are used. Advanced memetic features are incorporated in the PSO and CS to form their respective variants-RPSOLC (repulsive particle swarm optimization with local search and chaotic perturbation) and CHP (co-evolutionary host-parasite). A comprehensive set of benchmark solutions on several new problems are reported. Statistical tests and comprehensive assessment of the predicted results show CHP comprehensively outperforms RPSOLC and GA, while RPSOLC has a little superiority over GA. Extensive simulations show that the on repeated trials of the same experiment, CHP has very low variability. About 50% fewer variations are seen in RPSOLC as compared to GA on repeated trials.
Over the past few years, a considerable number of studies have been conducted on modeling the bargaining game using artificial agents on within-model interaction. However, very few attempts have been made at study on between-model interaction. This paper investigates the interaction and co-evolutionary process among heterogeneous artificial agents in the bargaining game. We present two kinds of the artificial agents participating in the bargaining game. They play some bargaining games with their strategies based on genetic algorithm (GA) and reinforcement learning (RL). We compare agents' performance between two agents under various conditions which are the changes of the parameters of artificial agents and the maximal number of round in the bargaining game. Finally, we discuss which agents show better performance and why the results are produced.
Modem soft computing methods, such as neural networks, evolutionary models and fuzzy logic, are mainly inspired by the problem solving strategies the biological systems use in nature. As such, the soft computing methods are fundamentally different from the conventional engineering problem solving methods, which are based on mathematics. In the author's opinion, these fundamental differences are the key to the full understanding of the soft computing methods and in the realization of their full potential in engineering applications. The main theme of this paper is to discuss the fundamental differences between the soft computing methods and the mathematically based conventional methods in engineering problems, and to explore the potential of soft computing methods in new ways of formulating and solving the otherwise intractable engineering problems. Inverse problems are identified as a class of particularly difficult engineering problems, and the special capabilities of the soft computing methods in inverse problems are discussed. Soft computing methods are especially suited for engineering design, which can be considered as a special class of inverse problems. Several examples from the research work of the author and his co-workers are presented and discussed to illustrate the main points raised in this paper.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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