检索结果-内蒙古大学图书馆

软件学报 2018年第2期29卷 283-298页

作者：刘景发刘思妤江苏省网络监控工程中心(南京信息工程大学) 江苏南京210044 南京信息工程大学计算机与软件学院江苏南京210044

卫星舱布局问题不仅是一个复杂的耦合系统设计问题,也是一个特殊的优化问题,具有NP难度性.解决这类问题最大的挑战在于需要优化的目标函数具有大量被高能势垒分隔开的局部极小值点.wang-landau(WL)抽样算法是一种改进的蒙特卡罗方法,已... 详细信息

卫星舱布局问题不仅是一个复杂的耦合系统设计问题,也是一个特殊的优化问题,具有NP难度性.解决这类问题最大的挑战在于需要优化的目标函数具有大量被高能势垒分隔开的局部极小值点.wang-landau(WL)抽样算法是一种改进的蒙特卡罗方法,已被成功地运用于蛋白质结构预测等优化问题.以卫星舱布局优化问题为背景,将WL抽样算法引入矩形装填问题的求解.针对矩形装填物的特点,提出了启发式格局更新策略,以引导抽样算法在解空间中进行有效行走.为了加速搜索全局最优解,每次蒙特卡罗扫描生成新的布局时,就执行梯度法进行局部搜索.通过将局部搜索机制、启发式格局更新策略与WL抽样算法相结合,提出了一种用于解决带静不平衡约束的任意矩形装填问题的启发式布局算法.在布局优化过程中,通过在挤压弹性势能的基础上增加静不平衡量惩罚项并采用质心平移的方法,使布局系统的静不平衡量达到约束要求.为了改进算法的搜索效率,还提出了改进的有限圆族法,用于装填物之间的干涉性判断和干涉量计算.通过对文献中两组共10个有代表性的算例进行实算,计算结果表明,所提出的装填算法是一种求解带静不平衡性能约束的任意矩形装填问题的有效算法.

关键词：静不平衡约束 wang-landau抽样算法启发式策略卫星舱布局

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基于wang-landau算法的动态设施布局方法

引用

计算机应用研究 2018年第3期35卷 844-848页

作者：刘景发王大文南京信息工程大学江苏省网络监控工程中心南京210044 南京信息工程大学计算机与软件学院南京210044

动态设施布局问题是设施在车间内多个阶段的布局规划问题。针对动态设施布局问题,国内外学者对离散模型研究较多,而对连续模型的研究却较少。根据连续动态设施布局的特性与需求,构建了不等面积的动态设施布局连续模型,求解该模型的难点... 详细信息

动态设施布局问题是设施在车间内多个阶段的布局规划问题。针对动态设施布局问题,国内外学者对离散模型研究较多,而对连续模型的研究却较少。根据连续动态设施布局的特性与需求,构建了不等面积的动态设施布局连续模型,求解该模型的难点在于缺乏一种高效的布局优化方法。通过将wang-landau算法与空位点放置策略、外推移动策略、内压移动策略三种启发式策略相结合,提出一种基于wang-landau抽样的启发式算法,并以此求解该模型。使用文献中已有的测试算例对提出的算法进行测试,计算结果表明,所提出的算法在求解连续动态设施布局问题上是有效的。

关键词：动态设施布局不等面积 wang-landau抽样算法启发式策略

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基于面心立方体格点模型的蛋白质结构预测算法研究

基于面心立方体格点模型的蛋白质结构预测算法研究

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作者：宋蓓蓓南京信息工程大学

学位级别：硕士

蛋白质是生命的物质基础,研究蛋白质的折叠机理并有效地预测其空间结构不仅对实验生物学起着重大的指导作用,在药品研发、疾病治疗等方面也有着广泛的应用价值。随着蛋白质工程技术的发展,测定氨基酸序列的速度己远远超过用理化实验方... 详细信息

蛋白质是生命的物质基础,研究蛋白质的折叠机理并有效地预测其空间结构不仅对实验生物学起着重大的指导作用,在药品研发、疾病治疗等方面也有着广泛的应用价值。随着蛋白质工程技术的发展,测定氨基酸序列的速度己远远超过用理化实验方法来测定蛋白质空间结构的速度。因此,从理论上来预测蛋白质的空间结构有着非常重要的现实意义。真实蛋白质的空间结构非常复杂,预测难度非常高。为此,学者们大多采用简化模型来进行模拟实现,本文采用的是面心立方体(FCC)格点模型。该模型不存在正方形和立方体格点模型中所存在的奇偶性问题,并且用该模型模拟出的结构也比用正方形和立方体格点模型模拟出的结构更接近于真实蛋白质的结构。然而,该模型序列即使只包含两种氨基酸：疏水氨基酸和亲水氨基酸,其蛋白质结构预测问题仍是一个NP难度问题。本文采用两种智能优化算法——势能曲面变平(ELP)算法和wang-landau抽样算法,来对FCC格点模型的蛋白质结构预测问题进行求解。实验结果表明,这两种算法均是预测基于二维(2D)和三维(3D)FCC格点模型的蛋白质的空间结构的有效算法。具体研究方法和成果如下： (1)通过对ELP算法中的频数直方图提出一种新的更新机制,并将用于产生初始构象的贪心策略和基于牵引移动的邻域搜索策略与ELP算法相结合,提出一种改进的势能曲面变平(ELP+)算法。首先对12个常用算例在2D和3D FCC格点模型上进行测试,ELP+算法均能找到与文献中的算法所得到的最低能量相等或更低的能量；然后对5组共21个常用算例在3D FCC格点模型上进行测试,ELP+算法改进了其中12个算例的最低能量。 (2) wang-landau抽样算法是一种新颖的蒙特卡罗(MC)算法。不同于传统的MC算法每次只能在给定的温度下产生正则分布,该算法通过在能量空间中的随机行走来获取一个平坦的能量直方图,从而精确估计系统的能量状态密度。本文首次将wang-landau抽样算法引入FCC格点模型进行蛋白质结构预测。通过将该随机算法与具有精细搜索能力的牵引移动策略相结合,提出了一种新的针对FCC格点模型的智能随机优化算法。采用文献中的33个算例作为测试集,对于每条序列,该算法所求得的最低能量要么低于,要么等于ELP+算法和已知文献中所有算法所得到的最低能量,说明该算法是求解蛋白质结构预测问题的一种高效算法。

关键词：蛋白质结构预测 FCC格点模型势能曲面变平算法 wang-landau抽样算法牵引移动

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基于wang-landau抽样的带静不平衡约束的简化卫星舱布局方法

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计算机科学 2016年第12期43卷 287-292页

作者：刘景发黄娟蒋宇聪刘文杰郝亮南京信息工程大学江苏省网络监控工程中心南京210044 南京信息工程大学计算机与软件学院南京210044

以简化卫星舱承载板上三维布局设计问题为背景,研究一类带静不平衡约束的圆柱体和长方体混合待布物布局问题。针对该三维布局问题,将已成功应用于统计物理学和蛋白质结构预测的wang-landau抽样算法引入布局问题中。wang-landau抽样算法... 详细信息

以简化卫星舱承载板上三维布局设计问题为背景,研究一类带静不平衡约束的圆柱体和长方体混合待布物布局问题。针对该三维布局问题,将已成功应用于统计物理学和蛋白质结构预测的wang-landau抽样算法引入布局问题中。wang-landau抽样算法通过在复杂布局空间中进行有效抽样来得到一个平坦的能量直方图,从而精确估计布局系统的状态密度。通过将wang-landau抽样算法与带加速策略的最速下降法、质心平移策略相结合,提出了改进的wang-landau抽样算法。对文献中两个算例进行了实算,计算结果表明,改进的wang-landau抽样算法的收敛速度和解的质量相比文献中其它算法均有较大的提高。

关键词：静不平衡约束 wang-landau抽样算法卫星舱布局最速下降法

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卫星舱组件分配与布置的集成布局方法

卫星舱组件分配与布置的集成布局方法

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作者：郝亮南京信息工程大学

学位级别：硕士

卫星舱布局优化问题是一类NP困难问题。它不仅是一类特殊的耦合系统设计问题,也是一类复杂的组合优化问题。本文以国际商业通信卫星舱为背景,具体研究如何将卫星舱组件(有效载荷)分配到卫星舱承载板上,并优化组件在承载板上的布局。采用... 详细信息

卫星舱布局优化问题是一类NP困难问题。它不仅是一类特殊的耦合系统设计问题,也是一类复杂的组合优化问题。本文以国际商业通信卫星舱为背景,具体研究如何将卫星舱组件(有效载荷)分配到卫星舱承载板上,并优化组件在承载板上的布局。采用wang-landau (WL)抽样算法作为全局优化算法,结合局部搜索和启发式策略构建了一种混合算法。具体研究内容及成果如下：(1)研究已分配组件到基面后的多目标卫星舱布局优化问题。针对该问题,采用wang-landau (WL)抽样算法进行求解。为了加快全局最优解的搜索速度,在每次蒙特卡罗扫描生成新的布局时便执行基于梯度法的局部搜索(LS)。通过结合WL抽样算法,LS和启发式布局更新策略,构建了一种新的混合布局算法WL-LS。此外,为了改进算法的搜索效率,提出了一种简单高效的干涉量计算方法,将三维模型转化成二维模型,即长方体简化为矩形,圆柱体简化为圆形。在此布局问题中,矩形待布物正交放置。对两个算例进行了测试。计算结果显示,该算法是一种求解多目标卫星舱布局优化问题的有效算法。(2)研究三维简化卫星舱组件分配与布局优化问题。针对卫星舱组件在承载板之间的分配问题,采用神经网络算法求解得到一种近似最优分配方案。针对三维简化卫星舱组件布局优化问题,首先将组件简化为长方体待布物和圆柱体待布物。在计算干涉量时,又将其简化为矩形待布物和圆形待布物,其中矩形待布物任意放置。提出了改进的不适合多边形法,即通过分析矩形或圆形中心和不适合边界之间的几何关系,进行干涉性判断和干涉量的计算。最后,在使用神经网络算法得到卫星舱组件的分配方案后,运行WL-LS算法对两个算例进行了测试。计算结果表明,所提出的算法是解决三维简化卫星舱组件分配与布局优化问题的有效算法。

关键词：卫星舱布局优化启发式策略 wang-landau抽样算法

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