多尺度量子谐振子优化算法物理模型 被引量：18

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作者 王鹏 黄焱 《计算机科学与探索》 CSCD 北大核心 2015年第10期1271-1280,共10页

依据谐振子物理模型及量子谐振子波函数的概率解释构造了一种新的全局优化算法——多尺度量子谐振子优化算法(multi-scale quantum harmonic oscillator optimization algorithm,MQHOA)。定义了算法的波函数,并利用算符方法证明了全局... 依据谐振子物理模型及量子谐振子波函数的概率解释构造了一种新的全局优化算法——多尺度量子谐振子优化算法(multi-scale quantum harmonic oscillator optimization algorithm,MQHOA)。定义了算法的波函数,并利用算符方法证明了全局搜索精度和局部搜索精度之间的测不准关系,指出算法必须包含量子谐振子收敛和多尺度收敛两个嵌套的基本收敛过程,才能实现对全局最优解的逐步逼近。通过与量子粒子群算法和模拟退火算法对15种标准测试函数进行实验比对,证明了MQHOA在求解函数全局优化问题时具有更好的适应性、稳定性和精确性。 展开更多

关键词 多尺度量子谐振子优化算法(mqhoa) 优化算法 测不准关系 高斯随机数

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多尺度量子谐振子高维函数全局优化算法 被引量：27

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作者 王鹏 黄焱 +1 位作者 任超 郭又铭 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期2468-2473,共6页

函数优化问题与量子谐振子从高能态向基态收敛过程具有相似的概率解释,结合基于高斯尺度函数的多尺度二进信息采样方法,提出了高维函数优化问题的多尺度量子谐振子算法模型,该算法模型将高维函数优化过程分为尺度收敛和量子谐振子收敛... 函数优化问题与量子谐振子从高能态向基态收敛过程具有相似的概率解释,结合基于高斯尺度函数的多尺度二进信息采样方法,提出了高维函数优化问题的多尺度量子谐振子算法模型,该算法模型将高维函数优化过程分为尺度收敛和量子谐振子收敛两个步骤,物理模型明确,无需编码和复杂的初始条件设定,即可实现高维函数优化.通过对15种典型二维优化测试函数和6种典型的高维优化测试函数进行实验和分析表明,多尺度量子谐振子算法可以快速精确地获得高维函数的全局最优解,同时采用"降频"方法可以提高对具有"高频"成分函数的搜索速度. 展开更多

关键词 多尺度量子谐振子算法 波函数 函数优化 全局优化

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多尺度量子谐振子算法在组合优化问题中的性能分析 被引量：8

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作者 王鹏 黄焱 +1 位作者 安俊秀 李建平 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期469-474,共6页

多尺度量子谐振子算法(MQHOA)是一种基于一维量子谐振子波函数原理提出的新优化算法,该文在MQHOA框架下构建了旅行商问题(TSP)的求解流程和方法,研究了算法的物理意义和理论收敛过程。通过对12组TSP标准测试数据集的实验表明,根据算法... 多尺度量子谐振子算法(MQHOA)是一种基于一维量子谐振子波函数原理提出的新优化算法,该文在MQHOA框架下构建了旅行商问题(TSP)的求解流程和方法,研究了算法的物理意义和理论收敛过程。通过对12组TSP标准测试数据集的实验表明,根据算法物理模型要求的高斯邻域生成方法优于随机邻域生成方法,而且MQHOA算法对TSP问题的求解结果在获得最优解的概率和多次实验的平均最小距离两个指标上都要优于模拟退火算法,与其他算法对比也证明了该算法具有较好的性能。同时还研究了在规则城市数据集条件下算法的性能和收敛情况。这些结果证明MQHOA算法可以较好地被应用于组合优化问题。 展开更多

关键词 组合优化 多尺度量子谐振子算法 优化算法 旅行商问题

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多尺度量子谐振子优化算法的并行性研究 被引量：5

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作者 黄焱 王鹏 +1 位作者 程琨 刘峰 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第9期68-74,共7页

多尺度量子谐振子优化算法(MQHOA,multi-scale quantum harmonic oscillator algorithm)是一种利用量子谐振子波函数构造的新的智能算法,采样运算是MQHOA算法的基本运算单元和主要运算量,采样运算的独立性赋予MQHOA算法内在并行性。通过... 多尺度量子谐振子优化算法(MQHOA,multi-scale quantum harmonic oscillator algorithm)是一种利用量子谐振子波函数构造的新的智能算法,采样运算是MQHOA算法的基本运算单元和主要运算量,采样运算的独立性赋予MQHOA算法内在并行性。通过对MQHOA算法群体参数和采样参数进行实验,确定算法的并行粒度并提出多尺度量子谐振子并行算法(MQHOA-P,multi-scale quantum harmonic oscillator parallel algorithm)。在由10个计算节点构成的集群上对6种标准测试函数进行实验,通过改变计算节点数、函数维数和采样参数测试MQHOA-P算法的加速比,实验结果表明,MQHOA-P算法具有良好的加速比和扩展性,可以在大规模集群中部署、运行。 展开更多

关键词 多尺度量子谐振子优化算法 算法并行性 加速比 并行粒度 函数优化

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多尺度量子谐振子算法性能分析 被引量：8

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作者 袁亚男 王鹏 刘峰 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2015年第6期1600-1604,共5页

多尺度量子谐振子算法(MQHOA)具有良好的全局收敛性以及自适应性。为分析研究MQHOA求解精度与速度具体性能,通过求解整数非线性规划问题,将MQHOA和采用量子行为模型且已被广泛使用的量子粒子群优化(QPSO)算法以及改进的随机平均最好位... 多尺度量子谐振子算法(MQHOA)具有良好的全局收敛性以及自适应性。为分析研究MQHOA求解精度与速度具体性能,通过求解整数非线性规划问题,将MQHOA和采用量子行为模型且已被广泛使用的量子粒子群优化(QPSO)算法以及改进的随机平均最好位置量子粒子群(QPSO-RM)算法进行理论模型和实验对比,仿真实验中,MQHOA对7组无约束整数规划问题的求解均取得100%成功率且求解速度整体上略快于QPSO和QPSO-RM;对2组有约束整数规划问题的求解速度比QPSO、QPSO-RM稍慢,但MQHOA的求解成功率均为100%,高于后两者;通过和QPSO、QPSO-RM的收敛过程进行对比,MQHOA更快更早于对比算法收敛到全局最优解。实验结果表明:MQHOA能有效地适应整数规划求解问题,能够避免陷入局部最优解的情况从而获得全局最优解,并在求解精度和收敛速度上均优于对比算法。 展开更多

关键词 多尺度量子谐振子算法 全局收敛 量子行为模型 量子粒子群优化算法 整数非线性规划

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基于多尺度量子谐振子算法的云计算任务调度 被引量：9

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作者 韩虎 王鹏 +1 位作者 程琨 李波 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2017年第7期1888-1892,共5页

合理地分配虚拟计算资源以进行有效的任务调度是云计算中的一个核心问题。为了更好地利用虚拟计算资源,高效地完成服务需求,提出了一种基于多尺度量子谐振子算法(MQHOA)的任务调度算法。首先,该算法将每一个调度方案当成一个采样位置,... 合理地分配虚拟计算资源以进行有效的任务调度是云计算中的一个核心问题。为了更好地利用虚拟计算资源,高效地完成服务需求,提出了一种基于多尺度量子谐振子算法(MQHOA)的任务调度算法。首先,该算法将每一个调度方案当成一个采样位置,利用高斯采样的随机性在当前尺度下搜索局部最优解;其次,判断算法是否处于能级稳定状态,如果稳定,则进入能级降低过程,最坏的调度方案将被替换;最后,算法进入尺度下降的过程,算法由全局搜索过渡到局部搜索,迭代多次之后,算法停止并输出找到的最优结果。通过在Cloud Sim平台上进行仿真实验,与现有的先来先服务(FCFS)算法和粒子群优化(PSO)算法对比,MQHOA总任务完成时间减少10%以上,负载不均值下降0.4以上。实验结果表明,基于MQHOA的任务调度算法能够快速收敛,有良好的全局收敛性和自适应能力,在云计算任务调度过程中,能够起到减少总任务完成时间和均衡负载的作用。 展开更多

关键词 多尺度量子谐振子算法 云计算 任务调度 快速收敛 负载均衡

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无能级稳定判据的多尺度量子谐振子算法

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作者 王德志 王鹏 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2019年第9期2641-2645,共5页

多尺度量子谐振子算法是一种基于量子理论构建的智能优化算法。能级稳定过程是该算法的核心迭代过程之一,能级稳定判据是判断算法是否达到暂稳态的条件。通过对算法物理模型的分析,可知算法在初始采样阶段每一次迭代操作都是能级下降的... 多尺度量子谐振子算法是一种基于量子理论构建的智能优化算法。能级稳定过程是该算法的核心迭代过程之一,能级稳定判据是判断算法是否达到暂稳态的条件。通过对算法物理模型的分析,可知算法在初始采样阶段每一次迭代操作都是能级下降的过程,所以取消能级稳定判据,也可实现算法从高能态过渡到暂稳态直至基态的进化过程。无能级稳定判据的算法在6个标准测试函数上的结果显示其在求解精度、成功率、迭代次数上均表现出了优异的性能,算法的波函数显示无能级稳定判据的算法仍然可以完成从高能态到基态的收敛,且算法在结构上更加简洁,易用性更高,实现难度更低。无能级稳定判据的多尺度量子谐振子算法能够以更加简洁且有效的方式进行应用。 展开更多

关键词 多尺度量子谐振子算法 优化算法 能级稳定 量子模型 成功率 波函数

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历史数据驱动的多尺度量子谐振子优化算法

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作者 金瑾 王鹏 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期160-167,共8页

多尺度量子谐振子优化算法(MQHOA)是近年提出的一种基于量子物理的自然计算方法.本文针对该算法未能充分利用迭代中历史信息的问题,提出一种历史数据驱动的多尺度量子谐振子优化算法(HI-MQHOA).在两步迭代过程中,HI-MQHOA引入历史数据... 多尺度量子谐振子优化算法(MQHOA)是近年提出的一种基于量子物理的自然计算方法.本文针对该算法未能充分利用迭代中历史信息的问题,提出一种历史数据驱动的多尺度量子谐振子优化算法(HI-MQHOA).在两步迭代过程中,HI-MQHOA引入历史数据作为驱动,形成下一代个体分布的参数及动态调整算法尺度.形成的下一代个体分布参数可以有效指导算法的开发和探索,动态尺度调整可以避免早熟停滞.通过多个经典测试函数验证,该算法在解的质量、准确率和伸缩性方面优于MQHOA和改进的MQHOA,以及其他自然计算算法. 展开更多

关键词 优化算法 量子谐振子 多尺度 数据驱动 历史信息

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基于MQHOA优化算法的尺度变化行为

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作者 周岩 王鹏 +1 位作者 辛罡 李波 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2019年第8期266-271,共6页

尺度收敛是智能优化算法求解过程的重要环节,不确定性原理和量子隧道效应佐证了这一重要性。在多尺度量子谐振子算法(Multi-scale Quantum Harmonic Oscillator Algorithm,MQHOA)的优化迭代过程中,通过调整尺度收敛幅度,能够影响算法的... 尺度收敛是智能优化算法求解过程的重要环节,不确定性原理和量子隧道效应佐证了这一重要性。在多尺度量子谐振子算法(Multi-scale Quantum Harmonic Oscillator Algorithm,MQHOA)的优化迭代过程中,通过调整尺度收敛幅度,能够影响算法的求解效果和运算性能。对尺度变化进行研究,定义函数在2维状态下对应的最佳尺度收敛参数为该函数的尺度系数(Scale Factor,SF)。尺度系数可以作为衡量函数尺度结构复杂程度的定性判据参考,能够协助算法针对不同函数采用最合适的收敛尺度来寻求最优解。 展开更多

关键词 优化算法 多尺度量子谐振子算法(mqhoa) 尺度收敛

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具有能级稳定过程的MQHOA优化算法 被引量：11

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作者 王鹏 黄焱 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第7期79-86,共8页

在量子模型下将优化问题转化为求解约束态的基态波函数问题,通过泰勒近似采用谐振子势阱对目标函数进行逼近,类比量子谐振子的波函数图像提出了一种改进的多尺度量子谐振子优化算法。算法包括3个基本迭代收敛过程:能级稳定过程、能级降... 在量子模型下将优化问题转化为求解约束态的基态波函数问题,通过泰勒近似采用谐振子势阱对目标函数进行逼近,类比量子谐振子的波函数图像提出了一种改进的多尺度量子谐振子优化算法。算法包括3个基本迭代收敛过程:能级稳定过程、能级降低过程和尺度降低过程,算法的收敛过程与物理模型基本吻合。改进算法将主观控制参数减少为1个,同时参照量子模型定义了算法的波函数和零点能。实验结果表明,改进算法的复杂函数优化性能优于多种常见优化算法,对于Ackley、Griewank、Sphere、Sum Squares、Zakharov等高维标准测试函数均能以100%的概率获得全局最优解。 展开更多

关键词 优化算法 函数优化 多尺度量子谐振子算法 波函数 基态

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MQHOA优化算法能级稳定过程及判据研究 被引量：4

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作者 周岩 王鹏 +2 位作者 辛罡 李波 王德志 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1337-1343,共7页

多尺度量子谐振子算法(MQHOA)的能级稳定过程是算法的核心部分,对于避免算法陷入局部最优、提高算法求解精度具有重要作用.对算法能级稳定过程进行研究,发现不同的能级稳定判据,会造成算法在同一能级下不同的表现.相对宽松的判据使算法... 多尺度量子谐振子算法(MQHOA)的能级稳定过程是算法的核心部分,对于避免算法陷入局部最优、提高算法求解精度具有重要作用.对算法能级稳定过程进行研究,发现不同的能级稳定判据,会造成算法在同一能级下不同的表现.相对宽松的判据使算法在能级稳定过程中迭代不充分,容易陷入早熟.而更严格的判据能使波函数在同一能级下达到稳定状态,提高算法的全局搜索能力,但会增加算法的计算代价.通过实验证明,相对宽松的能级稳定判据对单峰简单函数具有良好的求解效果,严格的能级稳定判据适用于算法对多峰复杂函数的求解.算法在资源优化、自适应控制及能耗优化管理等方面已取得有效应用. 展开更多

关键词 优化算法 多尺度量子谐振子算法 能级稳定 量子计算 量子谐振子 波函数 量子退火

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考虑射频隐身的雷达功率自适应管控方法 被引量：7

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作者 史忠亚 吴华 +2 位作者 沈文迪 程嗣怡 陈游 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2017年第10期6-10,共5页

为提高雷达射频隐身能力,提出一种雷达功率自适应管控方法。在保证一定雷达探测性能的条件下,根据无源探测系统获得的威胁目标的距离和雷达反射截面积参数,利用k-means算法将威胁目标聚类,根据各个聚类中心参数确定雷达分级功率;以期望... 为提高雷达射频隐身能力,提出一种雷达功率自适应管控方法。在保证一定雷达探测性能的条件下,根据无源探测系统获得的威胁目标的距离和雷达反射截面积参数,利用k-means算法将威胁目标聚类,根据各个聚类中心参数确定雷达分级功率;以期望方向功率最大、其他方向功率最小为优化目标,利用补偿因子对传统多尺度谐振子量子优化算法(MQHOA)进行改进,求解出最佳阵元开关序列;基于截获因子定义了射频隐身措施效率。仿真表明,改进MQHOA算法得到更优的目标函数解,基于k-means算法的功率分级准则提高了射频隐身措施效率。 展开更多

关键词 兵器工程与技术 射频隐身 雷达功率管控 多尺度谐振子量子优化算法 K-MEANS算法

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