الگوریتم بهینه سازی خفاش

الگوریتم بهینه سازی خفاش

هوش جمعی یکی از قویترین تکنیک­ های بهینه­ سازی می­ باشد که بر مبنای رفتارهای گروهی است. الگوریتم خفاش از دسته الگوریتم­ های فراشناختی است که الهام­ گرفته از رفتار جمعی خفاش ­ها در محیط طبیعی است که در سال ۲۰۱۰ توسط آقای یانگ ارائه شد. این الگوریتم بر مبنای استفاده از خاصیت انعکاس صدا توسط خفاش ­ها است. خفاش­ ها مسیر و محل دقیق طعمه خود را به وسیله فرستادن امواج صوتی و دریافت بازتاب آن، پیدا می­ کنند. زمانی که امواج صوتی به سمت فرستنده امواج (خفاش) باز می­ گردد، این پرنده می ­تواند یک تصویر صوتی از موانع روبروی محیط اطراف خود رسم کند و محیط اطراف را حتی در تاریکی مطلق به خوبی ببیند. با استفاده از این سیستم، خفاش ­ها می­ توانند اجسام متحرک مثل حشرات و اجسام بی حرکت مثل درختان را تشخیص دهند.

الگوریتم خفاش مبتنی بر ویژگی پژواک­یابی ریزخفاش ­ها است. در حالت کلی دو نوع خفاش وجود دارد که نوع اول بزرگ – خفاش ­ها هستند و نوع دوم ریزخفاش ها نام دارند. ریزخفاش­ ها از این ویژگی برای پرواز در شب و شکار استفاده می­ کنند. پژواک­یابی ریزخفاش ­ها در عمل یک سامانه ادراکی است که در آن موج های فرا صوتی برای بدست­ آوردن پژواک، تولید می­ شوند. مغز و دستگاه عصبی خفاش با مقایسه موج های فرستاده شده و موج های بازتاب شده می ­تواند تصویری از فضای پیرامون و جزئیاتش را برای خود بسازد. این توانایی به ریزخفاش ­ها اجازه می­ دهد تا در تاریکی مطلق شکارشان را شناسایی کنند.

شدت موج تولیدی توسط خفاش ۱۳۰دسی بل است و برای شکار طعمه از فرکانس ۱۵ کیلوهرتز تا ۲۰۰ کیلوهرتز استفاده می­ کند. این درحالی است که دامنه شنوایی انسان از ۲۰ هرتز تا ۲۰ کیلوهرتز است. خفاش برای آنکه داده­ های بدست­ آمده را شناسایی کند، باید بتواند صدای تولیدی توسط خودش را از پژواک آن جدا کند.

ریزخفاش ها برای این هدف دو روش دارند:

۱- پژواک­یابی با چرخه­ هایی با بازه زمانی کوتاه : این دسته از خفاش ­ها می ­توانند صدای فرستاده شده از سوی خود را با کمک زمان­ سنجی، از صدای بازتاب شده، شناسایی کنند.

۲- پژواک­یابی با چرخه­ هایی با بازه زمانی بلند : این خفاش ­ها صدایی پیوسته تولید می­ کنند و پالس ­ها و پژواک­ ها را با تغییر بسامد از هم جدا می­ کنند. آنها می ­توانند بسته به سرعت پرواز، پالس هر بسامد تولیدی را تغییر دهند. به این ترتیب پژواک دریافتی همچنان در بازه شنوایی مناسب قرار می ­گیرد.

قوانین الگوریتم خفاش

این قوانین می­ تواند به زبان ساده به صورت زیر بیان شود:

۱- تمامی خفاش­ ها با بکارگیری پژواک­یابی می­ توانند مسافت را تخمین بزنند و تفاوت بین طعمه و موانع ثابت را تشخیص دهند.

۲- خفاش ­ها به صورت تصادفی با سرعت Vi در موقعیت Xi با فرکانس ثابت fmin با طول موج متغیر λ و بلندی صدای A در جست و جوی شکار هستند. آنها می ­توانند به طور اتوماتیک طول موج پالس های منتشر شده از خود را تنظیم کرده و نرخ انتشار پالس خود یعنی (r∈(۰,۱ را طبق نزدیکی طعمه خود مطابقت دهند.

۳- اگرچه بلندی صدا می ­تواند به طرق مختلف تغییر کند، اما فرض­ می ­شود که بلندی از یک مقدار بزرگ (مثبت) A تا یک مقدار مینیمم ثابت یعنی Amin تغییر کند.

همچنین می­ توان از این تقریب استفاده کرد که به طور کلی فرکانس f در یک رنج [fmin fMax] است که مربوط به یک طیف طول موج به صورت [λmin λMax] می ­باشد.

اکنون، کد این الگوریتم شگفت انگیز برای شما دوستان گرامی آماده و ارائه شده است.

دوستان گرامی توجه فرمایید که: این کد به صورت اختصاصی توسط گیل پروژه ارائه شده است و مورد تائید ما می باشد.