流量店调度(FSS)已被广泛研究,因为它在许多类型的领域中的应用,而人类参与者对这个问题带来了巨大挑战。人力调度捕捉注意力为各种熟练程度的分配工人对适当的阶段,这对生产效率具有重要意义。在本文中,我们提出了一种称为自编码Barnace交配优化器(SBMO)的新型算法,其解决了考虑工人熟练程度的FSS问题,定义为一个新问题,流店人力调度问题(FSMSP)。 SBMO算法的亮点是与编码方法,交叉和突变运算符的组合。此外,为了解决局部最佳问题,我们设计了邻居搜索方案。最后,进行了广泛的比较模拟,以证明所提出的SBMO的优越性。结果表明,与经典和流行的对应相比,SBMO近似比率,强大的稳定性和执行时间的有效性。
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二进制矩阵优化通常是在现实世界中出现的,例如多微晶网络结构设计问题(MGNSDP),即在某些约束下最小化电源线的总长度。为这些问题找到全球最佳解决方案面临着一个巨大的挑战,因为此类问题可能是大规模,稀疏和多模式。传统的线性编程是耗时的,无法解决非线性问题。为了解决这个问题,提出了一种新颖的可行性规则基于差异进化算法,称为LBMDE。具体来说,首先提出了一种通用启发式溶液初始化方法来生成高质量的解决方案。然后,引入了基于二进制的DE操作员以生产后代。为了处理约束,我们提出了改进的基于可行性规则的环境选择策略。通过一组基准问题来检查LBMDE的性能和搜索行为。
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The following article presents a memetic algorithm with applying deep reinforcement learning (DRL) for solving practically oriented dual resource constrained flexible job shop scheduling problems (DRC-FJSSP). In recent years, there has been extensive research on DRL techniques, but without considering realistic, flexible and human-centered shopfloors. A research gap can be identified in the context of make-to-order oriented discontinuous manufacturing as it is often represented in medium-size companies with high service levels. From practical industry projects in this domain, we recognize requirements to depict flexible machines, human workers and capabilities, setup and processing operations, material arrival times, complex job paths with parallel tasks for bill of material (BOM) manufacturing, sequence-depended setup times and (partially) automated tasks. On the other hand, intensive research has been done on metaheuristics in the context of DRC-FJSSP. However, there is a lack of suitable and generic scheduling methods that can be holistically applied in sociotechnical production and assembly processes. In this paper, we first formulate an extended DRC-FJSSP induced by the practical requirements mentioned. Then we present our proposed hybrid framework with parallel computing for multicriteria optimization. Through numerical experiments with real-world data, we confirm that the framework generates feasible schedules efficiently and reliably. Utilizing DRL instead of random operations leads to better results and outperforms traditional approaches.
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电磁检测卫星调度问题(EDSSP)的研究引起了人们对大量目标的检测要求的关注。本文提出了一个针对EDSSP问题的混合成员编程模型,以及基于强化学习(RL-EA)的进化算法框架。在模型中考虑了影响电磁检测的许多因素,例如检测模式,带宽和其他因素。基于强化学习的进化算法框架使用Q学习框架,并且人群中的每个人都被视为代理。根据提出的框架,设计了一种基于Q的遗传算法(QGA)。 Q学习用于通过选择变异操作员来指导人口搜索过程。在算法中,我们设计了一个奖励功能来更新Q值。根据问题的特征,提出了一种新的组合,采取了行动>。 QGA还使用精英个人保留策略来提高搜索性能。之后,提出了一个任务时间窗口选择算法来评估人口进化的性能。各种量表实验用于检查所提出算法的计划效果。通过对多个实例的实验验证,可以看出QGA可以有效地解决EDSSP问题。与最新的算法相比,QGA算法在几个方面的表现更好。
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Metaheuristics are popularly used in various fields, and they have attracted much attention in the scientific and industrial communities. In recent years, the number of new metaheuristic names has been continuously growing. Generally, the inventors attribute the novelties of these new algorithms to inspirations from either biology, human behaviors, physics, or other phenomena. In addition, these new algorithms, compared against basic versions of other metaheuristics using classical benchmark problems without shift/rotation, show competitive performances. In this study, we exhaustively tabulate more than 500 metaheuristics. To comparatively evaluate the performance of the recent competitive variants and newly proposed metaheuristics, 11 newly proposed metaheuristics and 4 variants of established metaheuristics are comprehensively compared on the CEC2017 benchmark suite. In addition, whether these algorithms have a search bias to the center of the search space is investigated. The results show that the performance of the newly proposed EBCM (effective butterfly optimizer with covariance matrix adaptation) algorithm performs comparably to the 4 well performing variants of the established metaheuristics and possesses similar properties and behaviors, such as convergence, diversity, exploration and exploitation trade-offs, in many aspects. The performance of all 15 of the algorithms is likely to deteriorate due to certain transformations, while the 4 state-of-the-art metaheuristics are less affected by transformations such as the shifting of the global optimal point away from the center of the search space. It should be noted that, except EBCM, the other 10 new algorithms proposed mostly during 2019-2020 are inferior to the well performing 2017 variants of differential evolution and evolution strategy in terms of convergence speed and global search ability on CEC 2017 functions.
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在过去的几十年中,经典的车辆路由问题(VRP),即为车辆分配一组订单并规划他们的路线已经被密集研究。仅作为车辆的订单分配和他们的路线已经是一个NP完整的问题,因此在实践中的应用通常无法考虑在现实世界应用中应用的约束和限制,所谓的富VRP所谓的富VRP(RVRP)并且仅限于单一方面。在这项工作中,我们融入了主要的相关真实限制和要求。我们提出了一种两级策略和时间线窗口和暂停时间的时间线算法,并将遗传算法(GA)和蚁群优化(ACO)单独应用于问题以找到最佳解决方案。我们对四种不同问题实例的评估,针对四个最先进的算法表明,我们的方法在合理的时间内处理所有给定的约束。
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事物互联网(物联网)是一个由嵌入式传感器和服务网络为特征的范例。结合了这些传感器以收集各种信息,跟踪物理条件,例如废物箱状态,并使用不同的集中平台交换数据。对这种传感器的需求正在增加;然而,技术的扩散具有各种挑战。例如,如何使用IoT及其相关数据来增强废物管理?在智能城市,有效的废物管理系统至关重要。人工智能(AI)和启用IOT的方法可以赋予城市管理废物收集。这项工作提出了一种在给定空间约束的支持物联网的废物管理系统中提供推荐的智能方法。它基于基于AI的方法进行彻底的分析,并比较它们的相应结果。我们的解决方案基于多级决策过程,其中考虑到箱子状态和坐标以解决路由问题。这种基于AI的模型可以帮助工程师设计可持续的基础设施系统。
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信息科学的快速发展引起的“维度诅咒”在处理大数据集时可能会产生负面影响。在本文中,我们提出了Sparrow搜索算法(SSA)的一种变体,称为帐篷L \'evy飞行麻雀搜索算法(TFSSA),并使用它来选择包装模式中最佳的特征子集以进行分类。 SSA是最近提出的算法,尚未系统地应用于特征选择问题。通过CEC2020基准函数进行验证后,TFSSA用于选择最佳功能组合,以最大化分类精度并最大程度地减少所选功能的数量。将拟议的TFSSA与文献中的九种算法进行了比较。 9个评估指标用于正确评估和比较UCI存储库中21个数据集上这些算法的性能。此外,该方法应用于冠状病毒病(COVID-19)数据集,分别获得最佳的平均分类精度和特征选择的平均数量,为93.47%和2.1。实验结果证实了所提出的算法在提高分类准确性和减少与其他基于包装器的算法相比的选定特征数量方面的优势。
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In today's uncertain and competitive market, where enterprises are subjected to increasingly shortened product life-cycles and frequent volume changes, reconfigurable manufacturing systems (RMS) applications play a significant role in the manufacturing industry's success. Despite the advantages offered by RMS, achieving a high-efficiency degree constitutes a challenging task for stakeholders and decision-makers when they face the trade-off decisions inherent in these complex systems. This study addresses work tasks and resource allocations to workstations together with buffer capacity allocation in RMS. The aim is to simultaneously maximize throughput and minimize total buffer capacity under fluctuating production volumes and capacity changes while considering the stochastic behavior of the system. An enhanced simulation-based multi-objective optimization (SMO) approach with customized simulation and optimization components is proposed to address the abovementioned challenges. Apart from presenting the optimal solutions subject to volume and capacity changes, the proposed approach support decision-makers with discovered knowledge to further understand the RMS design. In particular, this study presents a problem-specific customized SMO combined with a novel flexible pattern mining method for optimizing RMS and conducting post-optimal analyzes. To this extent, this study demonstrates the benefits of applying SMO and knowledge discovery methods for fast decision-support and production planning of RMS.
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野火是一种高度普遍的多毒环境现象。这种现象的影响包括人类损失,环境破坏和高昂的经济成本。为了减轻这些效果,已经开发了几个计算机模拟系统,以根据一组输入参数预测火灾行为,也称为场景(风速和方向;温度;等)。但是,由于未知的变量值的不确定性,模拟的结果通常具有高度的误差,因为它们尚不清楚,或者由于其测量可能是不精确,错误或无法实时执行的。先前的工作提出了多种结果的组合,以减少这种不确定性。最先进的方法基于并行优化策略,该策略使用健身函数来指导所有可能场景之间的搜索。尽管这些方法显示了预测质量的改善,但它们具有与用于选择场景的算法有关的一些局限性。为了克服这些局限性,在这项工作中,我们建议应用新颖性搜索范式,该范围取代了目标函数的量度,以衡量所找到的解决方案的新颖性,这使搜索可以与彼此不同的行为不断生成解决方案。这种方法避免了本地Optima,并且可能能够找到有用的解决方案,而其他算法很难或无法找到。与现有方法一样,该提案也可以适用于其他传播模型(洪水,雪崩或滑坡)。
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本文提出了一种名为Duck Sharm算法(DSA)的群体智能的优化算法。该算法通过寻找鸭子群的食物来源和觅食行为的启发。通过使用十八个基准函数来验证DSA的性能,其中统计(最佳,平均值,标准偏差和平均运行时间)结果与粒子群优化(PSO),Firefly算法(FA ),鸡肉群优化(CSO),灰狼优化器(GWO),正弦余弦算法(SCA)和海洋捕食者算法(MPA)和ArchImedes优化算法(AOA)。此外,使用比较结果的Wilcoxon Rank-Sum测试,Friedman测试和收敛曲线来证明DSA对其他算法的优越性。结果表明,DSA是在收敛速度和勘探开发平衡方面是求解高维优化功能的高性能优化方法。此外,DSA应用于两个约束工程问题的最佳设计(三条桁架问题,以及锯木厂运行问题)。此外,还用于分析所提出的DSA的性能的四个工程约束问题。总体而言,比较结果表明,DSA是一种有前途和非常竞争力的算法,用于解决不同的优化问题。
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我们提出了一种称为钢筋混合遗传算法(RHGA)的新型方法,用于解决着名的NP-Hard Travel推销员问题(TSP)。具体地,我们将加强学习技术与众所周知的边缘组装交叉遗传算法(EAX-GA)和Lin-Kernighan-Helsgaun(LKH)本地搜索启发式组合。借助拟议的混合机制,EAX-GA的遗传演进和LKH的本地搜索可以促进彼此的性能。基于Q学习的加强学习技术进一步促进了混合遗传算法。在138众名知名度和广泛使用的TSP基准测试中的实验结果与1,000至85,900的城市数量呈现出rhGA的优异性能,显着优于EAX-GA和LKH。
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在本文中,提出了一种基于知识的基于知识的遗传算法,用于在非结构化复杂环境中移动机器人的路径规划,其中提出了五个特定于问题的操作员以进行有效的机器人路径计划。提出的遗传算法将机器人路径计划的领域知识纳入其专业操作员,其中一些也结合了局部搜索技术。提出了一种独特而简单的表示,并开发了一种简单但有效的路径评估方法,可以准确检测到碰撞,并且机器人路径的质量得到很好的反映。所提出的算法能够在静态和动态复杂环境中找到近乎最佳的机器人路径。通过模拟研究证明了所提出算法的有效性和效率。通过比较研究证明了专业遗传算子在解决机器人路径计划问题的拟议遗传算法中的不可替代作用。
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经验丰富的用户通常在解决现实世界优化问题方面具有有用的知识和直觉。用户知识可以作为可变关系的配方,以帮助优化算法更快地找到良好的解决方案。此类间相互作用也可以自动从优化运行中的中间迭代中发现的高性能解决方案中自动学习 - 一种称为Innovization的过程。如果用户对这些关系进行审查,则可以在新生成的解决方案中执行,以将优化算法引导到搜索空间中实际上有希望的区域。对于大规模问题,这种可变关系的数量可能很高,就会出现挑战。本文提出了一个基于交互式知识的进化多目标优化(IK-EMO)框架,该框架将隐藏的可变关系提取为从不断发展的高性能解决方案中的知识,与用户共享它们以接收反馈,并将其应用于优化提高其有效性的过程。知识提取过程使用系统而优雅的图形分析方法,该方法与变量数量很好地缩放。在三个大规模的现实世界工程设计问题上证明了拟议的IK-EMO的工作。提出的知识提取过程和高性能解决方案的实现的简单性和优雅迅速表明了所提出的框架的力量。提出的结果应激发进一步的基于相互作用的优化研究,以实践其常规使用。
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排名汇总旨在将许多替代品的偏好排名与不同选民的偏替排名组合成单一共识排名。然而,作为各种实际应用的有用模型,它是一个计算上有挑战性的问题。在本文中,我们提出了一种有效的混合进化排名算法来解决完整和部分排名的排名聚集问题。该算法具有基于协调对的语义交叉,并通过有效的增量评估技术加强了较晚的验收本地搜索。进行实验以评估算法,与最先进的算法相比,表明基准实例上具有高度竞争性能。为了展示其实际有用性,算法应用于标签排名,这是一个重要的机器学习任务。
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传感器节点(SNS)的部署总是在无线传感器网络(WSN)的系统性能中起决定性作用。在这项工作中,我们提出了一种实用异构WSN的最佳部署方法,该方法可以深入了解可靠性和部署成本之间的权衡。具体而言,这项工作旨在提供SNS的最佳部署,以最大程度地提高覆盖率和连接学位,同时最大程度地减少整体部署成本。此外,这项工作充分考虑了SNS的异质性(即差异化的传感范围和部署成本)和三维(3-D)部署方案。这是一个多目标优化问题,非凸,多模态和NP-HARD。为了解决它,我们开发了一种新型的基于群体的多目标优化算法,称为竞争性多目标海洋掠食者算法(CMOMPA),其性能通过与十种其他多个多目标优化的全面比较实验验证算法。计算结果表明,在收敛性和准确性方面,CMOMPA优于他人,并且在多模式多目标优化问题上表现出卓越的性能。还进行了足够的模拟来评估基于CMOMPA的最佳SNS部署方法的有效性。结果表明,优化的部署可以平衡部署成本,感知可靠性和网络可靠性之间的权衡平衡。源代码可在https://github.com/inet-wzu/cmompa上找到。
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物流运营商最近提出了一项技术,可以帮助降低城市货运分销中的交通拥堵和运营成本,最近提出了移动包裹储物柜(MPLS)。鉴于他们能够在整个部署领域搬迁,因此他们具有提高客户可访问性和便利性的潜力。在这项研究中,我们制定了移动包裹储物柜问题(MPLP),这是位置路由问题(LRP)的特殊情况,该案例确定了整天MPL的最佳中途停留位置以及计划相应的交付路线。开发了基于混合Q学习网络的方法(HQM),以解决所得大问题实例的计算复杂性,同时逃脱了本地Optima。此外,HQM与全球和局部搜索机制集成在一起,以解决经典强化学习(RL)方法所面临的探索和剥削困境。我们检查了HQM在不同问题大小(最多200个节点)下的性能,并根据遗传算法(GA)进行了基准测试。我们的结果表明,HQM获得的平均奖励比GA高1.96倍,这表明HQM具有更好的优化能力。最后,我们确定有助于车队规模要求,旅行距离和服务延迟的关键因素。我们的发现概述了MPL的效率主要取决于时间窗口的长度和MPL中断的部署。
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影响最大化是挖掘社交网络深入信息的关键问题,该信息旨在选择从网络中选择种子以最大程度地增加受影响的节点的数量。为了评估种子套装的影响,现有的努力提出了拟议的代理模型(转换),以较低的计算成本来代替昂贵的蒙特卡洛模拟过程。这些基于网络先验知识的替代转换从各个角度引起具有相似特征的不同搜索行为。对于特定情况,用户很难先验确定合适的转换。在本文中,我们提出了一个多种转化的进化框架,以进行影响最大化(MTEFIM),并保证了融合保证,以利用替代转换的潜在相似性和独特的优势,并避免用户手动确定最合适的转换。在MTEFIM中,将多个转换同时优化为多个任务。每个转换均分配一个进化求解器。进行了MTEFIM的三个主要组成部分:1)根据不同人群的个人(种子集)重叠程度估算转化之间的潜在关系,2)根据转变关系,将个体转移到跨种群中,3)选择最终输出种子集,包含所有代理模型知识。 MTEFIM的有效性在基准和现实世界社交网络上得到了验证。实验结果表明,与几种流行的IM特异性方法相比,MTEFIM可以有效地利用跨多个转换的潜在转移知识,以实现高度竞争性能。可以在https://github.com/xiaofangxd/mtefim上访问MTEFIM的实现。
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动态作业车间调度问题(DJSP)是一类是专门考虑固有的不确定性,如切换顺序要求和现实的智能制造的设置可能机器故障调度任务。因为传统方法不能动态生成环境的扰动面有效调度策略,我们制定DJSP马尔可夫决策过程(MDP)通过强化学习(RL)加以解决。为此,我们提出了一个灵活的混合架构,采用析取图的状态和一组通用的调度规则与之前最小的领域知识的行动空间。注意机制被用作状态的特征提取的图形表示学习(GRL)模块,并且采用双决斗深Q-网络与优先重放和嘈杂的网络(D3QPN)到每个状态映射到最适当的调度规则。此外,我们提出Gymjsp,基于众所周知的或图书馆公共标杆,提供了RL和DJSP研究社区标准化现成的现成工具。各种DJSP实例综合实验证实,我们提出的框架是优于基准算法可在所有情况下,较小的完工时间,并提供了在混合架构的各个组成部分的有效性实证理由。
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