1. 1

2. ‫مورچگان‬ ‫الگوریتم‬
‫راهنما‬ ‫استاد‬:‫کاظمی‬ ‫دکتر‬ ‫خانم‬
‫کننده‬ ‫تهیه‬:‫محسن‬‫غفارپناه‬
‫ارائه‬ ‫تاریخ‬:۹۵/۹/۲۰
2

3. ‫چیست؟‬ ‫هوش‬
•‫یک‬ ‫هوش‬‫ذهنی‬ ‫توانایی‬‫است‬
•‫همچون‬ ‫متنوعی‬ ‫های‬‫قابلیت‬ ‫و‬
•‫استدالل‬‫مسئله‬ ‫حل‬ ،‫ریزی‬‫برنامه‬ ،،
•،‫زبان‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ،‫انتزاعی‬ ‫تفکر‬
•‫و‬‫بر‬ ‫در‬ ‫را‬ ‫یادگیری‬‫گیرد‬‫می‬.
3

4. ‫هوش‬
‫ازدحامی‬
4
•‫از‬ ‫که‬ ‫است‬ ‫هوش‬ ‫از‬ ‫نوعی‬‫همکاری‬‫یک‬
‫جمعیت‬‫آید‬ ‫می‬ ‫بوجود‬.
•‫از‬ ‫یک‬ ‫هیچ‬ ‫توسط‬ ‫هوش‬ ‫از‬ ‫سطح‬ ‫این‬
‫نمی‬ ‫دستیابی‬ ‫قابل‬ ‫جمعیت‬ ‫افراد‬
‫باشد‬.
•‫بین‬ ‫همکاری‬ ‫به‬ ‫رسیدن‬ ‫منظور‬ ‫به‬
‫یک‬ ‫نیازمند‬ ‫اعضا‬‫ارتباطی‬ ‫جریان‬
‫هستیم‬.

5. ‫هوش‬ ‫بر‬ ‫مبتنی‬ ‫های‬ ‫الگوریتم‬
‫ازدحامی‬
•‫الگوریتم‬‫کلونی‬‫مورچگان‬(ACO)
•‫الگوریتم‬‫کلونی‬‫زنبورها‬(ABC)
•‫الگوریتم‬‫ازدحام‬‫ذرات‬(PSO)
‫و‬...
5

6. ‫مورچگان‬ ‫الگوریتم‬ ‫اولیه‬ ‫ایده‬
•‫سال‬ ‫در‬۱۹۸۹‫نام‬ ‫به‬ ‫شناسی‬ ‫حشره‬
‫به‬ ‫را‬ ‫آزمایشی‬ ‫همکارانش‬ ‫و‬ ‫گاس‬
‫در‬ ‫ها‬ ‫مورچه‬ ‫رفتار‬ ‫شناخت‬ ‫منظور‬
‫تدارک‬ ‫غذا‬ ‫سمت‬ ‫به‬ ‫مسیر‬ ‫انتخاب‬
‫دیدند‬.
•‫ها‬ ‫مورچه‬ ‫از‬ ‫گروهی‬ ‫دانشمندان‬ ‫این‬
‫سمت‬ ‫به‬ ‫النه‬ ‫از‬ ‫راهی‬ ‫دو‬ ‫یک‬ ‫در‬ ‫را‬
‫دادند‬ ‫قرار‬ ‫غذا‬.
6

7. ‫اولیه‬ ‫ایده‬
‫مورچگان‬ ‫الگوریتم‬
•‫خود‬ ‫از‬ ‫رفتن‬ ‫راه‬ ‫هنگام‬ ‫ها‬ ‫مورچه‬
‫ماده‬‫شیمیایي‬‫نام‬ ‫به‬‫فرومون‬‫به‬
‫جاي‬‫ماده‬ ‫این‬ ‫البته‬ ‫گذارند‬ ‫مي‬
‫کوتاه‬ ‫در‬ ‫ولي‬ ‫شود‬ ‫مي‬ ‫تبخیر‬ ‫بزودي‬
‫زمین‬ ‫سطح‬ ‫بر‬ ‫مورچه‬ ‫رد‬ ‫بعنوان‬ ‫مدت‬
‫ماند‬ ‫مي‬ ‫باقي‬.
7

8. ‫مورچگان‬ ‫الگوریتم‬ ‫اولیه‬ ‫ایده‬
•‫برگشت‬ ‫و‬ ‫رفت‬ ‫زمان‬ ‫که‬ ‫است‬ ‫مشخص‬
‫باال‬ ‫مسیر‬ ‫از‬ ‫ها‬ ‫مورچه‬(‫مسیر‬
‫کوتاهتر‬)‫های‬ ‫مورچه‬ ‫و‬ ‫است‬ ‫کمتر‬
‫به‬ ‫و‬ ‫رسیده‬ ‫غذا‬ ‫به‬ ‫زودتر‬ ‫باال‬ ‫مسیر‬
‫تردد‬ ‫درنتیجه‬ ‫گشت‬ ‫خواهند‬ ‫بر‬ ‫آشیانه‬
‫است‬ ‫بیشتر‬ ‫باال‬ ‫مسیر‬ ‫در‬.
•‫به‬ ‫بعدی‬ ‫مورچگان‬‫زیاد‬ ‫احتمال‬‫مسیری‬
‫فرومون‬ ‫که‬ ‫کنند‬ ‫می‬ ‫انتخاب‬ ‫را‬
‫دیگر‬ ‫عبارت‬ ‫به‬ ‫یا‬ ‫دارد‬ ‫بیشتری‬
‫بیشتری‬ ‫های‬ ‫مورچه‬ ‫تاکنون‬ ‫که‬ ‫مسیری‬
‫اند‬ ‫کرده‬ ‫عبور‬ ‫آن‬ ‫از‬.
8

9. ‫الگوریتم‬
‫مورچگان‬
•‫سال‬ ‫در‬ ‫مورچگان‬ ‫الگوریتم‬1991‫توسط‬
‫دوریگو‬(Dorigo)‫از‬ ‫گرفتن‬ ‫الهام‬ ‫با‬
‫مشکل‬ ‫مسائل‬ ‫حل‬ ‫منظور‬ ‫به‬ ‫گاس‬ ‫آزمایش‬
‫گرد‬ ‫دوره‬ ‫فروشنده‬ ‫مثل‬ ‫سازی‬ ‫بهینه‬
‫شد‬ ‫ابداع‬.
•‫بر‬ ‫مورچگان‬ ‫الگوریتم‬ ‫فكري‬ ‫بنیان‬ ‫آنچه‬
‫بسادگي‬ ‫توان‬ ‫مي‬ ‫را‬ ‫است‬ ‫شده‬ ‫بنا‬ ‫آن‬
‫و‬‫نمود‬ ‫بیان‬ ‫جمله‬ ‫یك‬ ‫در‬" :‫ها‬ ‫مورچه‬
‫در‬ ‫موجود‬ ‫هاي‬ ‫محدودیت‬ ‫و‬ ‫موانع‬ ‫بین‬ ‫در‬
‫طبیعت‬‫همیشه‬‫هاي‬ ‫جایگشت‬ ‫بین‬ ‫از‬
‫به‬ ‫رسیدن‬ ‫براي‬ ‫متفاوت‬،‫غذا‬
‫کوتاهترین‬‫را‬ ‫راه‬‫كنند‬ ‫مي‬ ‫انتخاب‬."
•«‫فرومون‬ ‫شدن‬ ‫تبخیر‬»‫و‬«‫احتمال‬-‫تصادف‬»9

10. ‫کاربردهای‬
‫مورچگان‬ ‫الگوریتم‬
10

11. ‫در‬ ‫مسیریابی‬Knapsack
11

12. ‫هر‬ ‫در‬ ‫فرومون‬ ‫در‬ ‫تغییر‬
‫تکرار‬
12
•‫فرومون‬ ‫افزایش‬
•‫فرومون‬ ‫تبخیر‬

13. ‫سازی‬ ‫پیاده‬ ‫های‬ ‫گام‬ACO
13
1)‫سازی‬ ‫آماده‬
2)‫تکرار‬ ‫هر‬ ‫برای‬(for it=1:MaxIt):
2-‫الف‬)‫مورچه‬ ‫هر‬ ‫برای‬(for k=1:nAnt):
2-‫الف‬-1)‫خالی‬ ‫را‬ ‫مورچه‬ ‫آن‬ ‫مسیر‬ ‫بردار‬
‫کن‬(ant(k).Tour=[])
2-‫ب‬)‫آیتم‬ ‫هر‬ ‫برای‬(for l=1:nVar):
2-‫ب‬-1)‫ی‬ ‫گره‬ ‫احتمال‬0‫و‬1‫محاسبه‬ ‫را‬
‫کن‬(P=tau(:,l).^alpha)
2-‫ب‬-2)‫تابع‬ ‫طبق‬(‫ویل‬ ‫رولت‬)‫ها‬ ‫گره‬ ‫بین‬ ‫از‬
‫کن‬ ‫انتخاب‬(j=RouletteWheelSelection(P))

14. ‫پیاده‬ ‫های‬ ‫گام‬
‫سازی‬ACO
2-‫ج‬)‫توسط‬ ‫شده‬ ‫برداشته‬ ‫های‬ ‫آیتم‬ ‫ارزش‬ ‫اگر‬
‫مورچه‬k‫از‬ ‫ام‬‫بهترین‬‫مورچه‬‫بود‬ ‫بیشتر‬(if
ant(k).Cost<BestAnt.Cost)
2-‫ج‬-1)‫آن‬‫مورچه‬ ‫بهترین‬ ‫عنوان‬ ‫به‬ ‫را‬ ‫مورچه‬
‫قرار‬‫بده‬(BestAnt=ant(k))
3)‫ها‬ ‫مورچه‬ ‫همه‬ ‫برای‬ ‫مسیر‬ ‫شدن‬ ‫ساخته‬ ‫از‬ ‫پس‬:
3-‫الف‬)‫عبور‬ ‫آن‬ ‫از‬ ‫که‬ ‫هایی‬ ‫گره‬ ‫روی‬ ‫مورچه‬ ‫هر‬
‫فرومون‬ ‫کرده‬
‫میریزید‬
tauij=tauij+∆tauij14

15. ‫موجود‬ ‫شهرهای‬ ‫بین‬ ‫انتخاب‬ ‫نحوه‬
15

16. ‫کدنویسی‬ ‫نحوه‬
RouletteWheelSelection
1. r=u(0,1)
2. Ci=p1+p2+…+pi
3. Output=min{i/r<=ci}
16

17. ‫پشتی‬ ‫کوله‬ ‫مسئله‬(MyCost)
17
•‫هدف‬ ‫تابع‬:
𝒎𝒂𝒙
𝒊
𝒏
𝒗𝑖 ∗ 𝒙𝑖
•‫محدودیت‬:
𝒊
𝒏
𝒘𝑖 ∗ 𝒙𝑖 ≤ 𝑾
𝒙𝑖 Ɛ {𝟎, 𝟏}

18. ‫برای‬ ‫پشتی‬ ‫کوله‬ ‫مسئله‬ ‫سازی‬ ‫آماده‬
‫مورچگان‬ ‫الگوریتم‬
= 𝑚𝑖𝑛 𝑖
𝑛
𝑣𝑖 1 − 𝑥𝑖 = V0objective
Violation = 𝑖
𝑛
𝑤𝑖 ∗ 𝑥𝑖 − 𝑊
Violation% = 𝑖
𝑛
𝑤𝑖∗𝑥𝑖
𝑊
− 1
18

19. ‫مسئله‬ ‫های‬ ‫داده‬(CreateModel)
N=8;
v=[2 9 3 8 10 6 4 10];
w=[1 3 4 3 3 1 5 10];
W=15;
19

20. ‫نتای‬
‫ج‬
BestAnt.x = 1 1 1 1 1 1 0 0
20

21. ‫منابع‬
• A. Colorni, M. Dorigo, and V. Maniezzo,
“Distributed optimization by
ant colonies,” in Proc. ECAL91—Eur. Conf.
Artificial Life. New York:
Elsevier, 1991, pp. 134–142
• Dorigo M, Birattari M, Stutzle T. Ant colony
optimization. Comput Intell Magaz,
IEEE 2006;1:28–39
• www.wikipedia.org/
21

22. ‫توجه‬ ‫از‬ ‫تشکر‬ ‫با‬
‫شما‬
22