基于黄金分割的人工植物算法研究

作     者：刘冬梅 

作者单位：太原科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：崔志华

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 081202[工学-计算机软件与理论] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：人工植物算法 黄金分割 变异算子 蛋白折叠预测 

摘      要：人工植物算法是近几年提出的一种新颖的随机优化算法，该算法通过模拟植物的生长过程，设计了光合作用算子、向光性算子以及顶端优势算子。本文根据植物在生长过程中枝条分布的黄金分割现象，提出了一种基于黄金分割的人工植物算法，并将其应用于蛋白质折叠预测问题，其主要工作为： （1）植物在生长过程中，其枝条排列顺序符合黄金分割规律，即两个相邻枝条夹角为137.5o，此时植物能最大限度避免相互遮挡，根据这一规律，论文设计了黄金分割算子，并采用五个经典的无约束优化函数进行实验仿真，实验结果表明，基于黄金分割的人工植物算法可以有效提高算法的求解高维问题的性能。 （2）为了进一步增加基于黄金分割的人工植物算法跳出局部极值点的能力，论文引进了自适应变异算子。通过计算粒子的适应度方差，判断算法是否陷入局部极值点，如果陷入局部极值点，就采用自适应变异算子，以提高算法的种群多样性。通过大量的仿真实验证明了引入变异算子的人工植物算法与改进前的人工植物算法相比在全局搜索能力上有了很大的改进。 （3）本文将人工植物优化算法应用于生物信息学中的蛋白质折叠预测问题，并对Fibonacci数列和真实蛋白质测试序列进行仿真实验，实验证明了基于改进后的人工植物算法能够精确的进行蛋白质结构的预测。