Обсуждение статьи "Алгоритм оптимизации бабочек — Butterfly Optimization Algorithm (BOA)"

[MetaQuotes]

Опубликована статья Алгоритм оптимизации бабочек — Butterfly Optimization Algorithm (BOA):

В статье рассмотрен алгоритм оптимизации бабочек, основанный на моделировании поиска пищи с помощью обоняния. Проведён анализ оригинальных формул, выявлена и исправлена ошибка в уравнениях движения, добавлен механизм поддержания разнообразия популяции, представлены результаты тестирования.

В природе бабочки используют специализированные хеморецепторы, расположенные на антеннах, для обнаружения химических сигналов на поразительно больших расстояниях. Самцы некоторых видов способны улавливать феромоны самки за несколько километров. Интенсивность воспринимаемого запаха зависит от двух факторов: силы источника аромата и расстояния до него. Согласно закону Стивенса, описывающему психофизическое восприятие стимулов у живых организмов, воспринимаемая величина ощущения связана с физической интенсивностью стимула степенной зависимостью. Этот принцип авторы алгоритма формализовали в виде уравнения аромата: f = c·I^a, где f — воспринимаемая величина аромата, "I" — интенсивность стимула (связанная с качеством источника пищи), "c" — сенсорная модальность (способность бабочки воспринимать запахи), а показатель степени "a" определяет характер зависимости восприятия от интенсивности.

Поведение бабочек при поиске пищи можно разделить на две фазы. Когда бабочка улавливает сильный аромат цветка с обильным нектаром, она целенаправленно летит к источнику — это глобальный поиск, ориентация на лучший известный ресурс. Однако если явного лидера нет или бабочка находится в облаке смешанных запахов от нескольких цветков, она совершает локальные перемещения между ближайшими источниками, исследуя окрестности — это локальный поиск. Вероятность выбора между глобальным и локальным поиском определяется параметром переключения — p.

Важная особенность химической коммуникации бабочек — затухание аромата с расстоянием. Молекулы феромонов рассеиваются в воздухе, поглощаются препятствиями, разрушаются под действием ультрафиолета. Параметр "a" в формуле аромата моделирует именно этот эффект поглощения: при "a" близком к нулю, аромат распространяется практически без потерь и может быть воспринят из любой точки пространства, что способствует глобальному исследованию; при "a" близком к единице, аромат быстро затухает, и бабочки ориентируются преимущественно на ближайшие источники, что усиливает локальную эксплуатацию найденных решений.

Автор: Andrey Dik