Nature has provided inspiration for most of the man-made technologies. Scientists believe that dolphins are the second to humans in smartness and intelligence. Echolocation is the biological sonar used by dolphins for navigation and hunting in various environments. This ability of dolphins is mimicked in this paper to develop a new optimization method. Dolphin Echolocation Optimization (DEO) is an optimization method based on dolphin's approach for hunting food and exploration of environment. DEO has already been developed for discrete optimization search space and here it is extended to continuous search space. DEO has simple rules and is adjustable for predetermined computational cost. DEO provides the optimum results and leads to alternative optimality curves suitable for the problem. This algorithm has a few parameters and it is applicable to a wide range of problems like other metaheuristic algorithms. In the present work, the efficiency of this approach is demonstrated using standard benchmark problems.
In this article, a harmony search algorithm is presented for optimum design of steel frame structures. Harmony search is a meta-heuristic search method which has been developed recently. It is based on the analogy between the performance process of natural music and searching for solutions of optimization problems. The design algorithms obtain minimum weight frames by selecting suitable sections from a standard set of steel sections such as American Institute of Steel Construction (AISC) wide-flange (W) shapes. Stress constraints of AISC Load and Resistance Factor Design (LRFD) and AISC Allowable Stress Design (ASD) specifications, maximum (lateral displacement) and interstorey drift constraints, and also size constraint for columns were imposed on frames. The results of harmony search algorithm were compared to those of the other optimization algorithms such as genetic algorithm, optimality criterion and simulated annealing for two planar and two space frame structures taken from the literature. The comparisons showed that the harmony search algorithm yielded lighter designs for the design examples presented.
There are generally three folds when developing neural network classifiers. They are as follows: 1) discriminant function; 2) lots of parameters in the design of classifier; and 3) high dimensional training data. Along with this viewpoint, we propose space search optimized polynomial neural network classifier (PNNC) with the aid of data preprocessing technique and simultaneous tuning strategy, which is a balance optimization strategy used in the design of PNNC when running space search optimization. Unlike the conventional probabilistic neural network classifier, the proposed neural network classifier adopts two type of polynomials for developing discriminant functions. The overall optimization of PNNC is realized with the aid of so-called structure optimization and parameter optimization with the use of simultaneous tuning strategy. Space search optimization algorithm is considered as a optimize vehicle to help the implement both structure and parameter optimization in the construction of PNNC. Furthermore, principal component analysis and linear discriminate analysis are selected as the data preprocessing techniques for PNNC. Experimental results show that the proposed neural network classifier obtains better performance in comparison with some other well-known classifiers in terms of accuracy classification rate.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.28
no.9
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pp.1399-1407
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2004
Structural optimization has been carried out in continuous design space or in discrete design space. Generally, available designs are discrete in design practice. However, the methods for discrete variables are extremely expensive in computational cost. An iterative optimization algorithm is proposed for design in a discrete space, which is called a sequential algorithm using orthogonal arrays (SOA). We demonstrate verifying the fact that a local optimum solution can be obtained from the process with this algorithm. The local optimum solution is defined in a discrete design space. Then the search space, which is a set of candidate values of each design variables formed by the neighborhood of a current design point, is defined. It is verified that a local optimum solution can be found by sequentially moving the search space. The SOA algorithm has been applied to problems such as truss type structures. Then it is confirmed that a local solution can be obtained by using the SOA algorithm
Global sensitivity analysis (GSA) has been widely used to investigate the sensitivity of the model output with respect to its input parameters. In this paper a new single-solution search optimization algorithm is developed based on the GSA, and applied to the size optimization of truss structures. In this method the search space of the optimization is determined using the sensitivity indicator of variables. Unlike the common meta-heuristic algorithms, where all the variables are simultaneously changed in the optimization process, in this approach the sensitive variables of solution are iteratively changed more rapidly than the less sensitive ones in the search space. Comparisons of the present results with those of some previous population-based meta-heuristic algorithms demonstrate its capability, especially for decreasing the number of fitness functions evaluations, in solving the presented benchmark problems.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.3
no.2
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pp.236-243
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2005
This paper presents a new stochastic approach for solving combinatorial optimization problems by using a new selection method, i.e. SA-selection, in genetic algorithm (GA). This approach combines GA with simulated annealing (SA) to improve the performance of GA. GA and SA have complementary strengths and weaknesses. While GA explores the search space by means of population of search points, it suffers from poor convergence properties. SA, by contrast, has good convergence properties, but it cannot explore the search space by means of population. However, SA does employ a completely local selection strategy where the current candidate and the new modification are evaluated and compared. To verify the effectiveness of the proposed method, the optimization of a fuzzy controller for balancing an inverted pendulum on a cart is considered.
We propose a multi-objective space search algorithm (MSSA) and introduce the identification of fuzzy inference systems based on the MSSA and information granulation (IG). The MSSA is a multi-objective optimization algorithm whose search method is associated with the analysis of the solution space. The multi-objective mechanism of MSSA is realized using a non-dominated sorting-based multi-objective strategy. In the identification of the fuzzy inference system, the MSSA is exploited to carry out parametric optimization of the fuzzy model and to achieve its structural optimization. The granulation of information is attained using the C-Means clustering algorithm. The overall optimization of fuzzy inference systems comes in the form of two identification mechanisms: structure identification (such as the number of input variables to be used, a specific subset of input variables, the number of membership functions, and the polynomial type) and parameter identification (viz. the apexes of membership function). The structure identification is developed by the MSSA and C-Means, whereas the parameter identification is realized via the MSSA and least squares method. The evaluation of the performance of the proposed model was conducted using three representative numerical examples such as gas furnace, NOx emission process data, and Mackey-Glass time series. The proposed model was also compared with the quality of some "conventional" fuzzy models encountered in the literature.
Korean Journal of Computational Design and Engineering
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v.15
no.1
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pp.24-32
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2010
This paper introduces a B-spline based branch & bound algorithm for global optimization. The branch & bound is a well-known algorithm paradigm for global optimization, of which key components are the subdivision scheme and the bound calculation scheme. For this, we consider the B-spline hypervolume to approximate an objective function defined in a design space. This model enables us to subdivide the design space, and to compute the upper & lower bound of each subspace where the bound calculation is based on the LHS sampling points. We also describe a search tree to represent the searching process for optimal solution, and explain iteration steps and some conditions necessary to carry out the algorithm. Finally, the performance of the proposed algorithm is examined on some test problems which would cover most difficulties faced in global optimization area. It shows that the proposed algorithm is complete algorithm not using heuristics, provides an approximate global solution within prescribed tolerances, and has the good possibility for large scale NP-hard optimization.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.3
no.4
s.10
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pp.59-67
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2003
Genetic algorithm is one of the best ways to solve a discrete variable optimization problem. Genetic algorithm tends to thrive in an environment in which the search space is uneven and has many hills and valleys. In this study, genetic algorithm is used for solving the design problem of gable structure. The design problem of frame structure has some special features(complicate design space, many nonlinear constrants, integer design variables, termination conditions, special information for frame members, etc.), and these features must be considered in the formulation of optimization problem and the application of genetic algorithm. So, 'FRAME operator', a new genetic operator for solving the frame optimization problem effectively, is developed and applied to the design problem of gable structure. This example shows that the new opreator has the possibility to be an effective frame design operator and genetic algorithm is suitable for the frame optimization problem.
Dertimanis, Vasilis K.;Chatzi, Eleni N.;Spiridonakos, Minas D.
Structural Monitoring and Maintenance
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v.1
no.4
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pp.427-449
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2014
A hybrid optimization method for the identification of state-space models is presented in this study. Hybridization is succeeded by combining the advantages of deterministic and stochastic algorithms in a superior scheme that promises faster convergence rate and reliability in the search for the global optimum. The proposed hybrid algorithm is developed by replacing the original stochastic mutation operator of Evolution Strategies (ES) by the Levenberg-Marquardt (LM) quasi-Newton algorithm. This substitution results in a scheme where the entire population cloud is involved in the search for the global optimum, while single individuals are involved in the local search, undertaken by the LM method. The novel hybrid identification framework is assessed through the Monte Carlo analysis of a simulated system and an experimental case study on a shear frame structure. Comparisons to subspace identification, as well as to conventional, self-adaptive ES provide significant indication of superior performance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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