الگوريتم بهينه سازي جريان هاي آب: روشي جديد در بهينه‌سازي مسائل با بعد بالا

در اين مقاله، يك روش بهينه‌سازي فراابتكاري، برگرفته‌شده از رفتار و حركت جريان‌هاي آب بر روي زمين در رسيدن به پست‌ترين مكان ممكن، جهت حل مسائل پيوسته ارائه‌شده است. حركت ساده جريان‌ آب بر روي زمين به‌طور مشخصي كارآمد و بهينه مي‌باشد و هميشه كوتاه‌ترين و سريع‌ترين مسير رسيدن به عميق‌ترين نقطه را در بر دارد. در الگوريتم ارائه‌شده حركت‌هاي ساده آب در مسيريابي، تغيير جهت و حتي ايجاد تندآب و گرداب به صورت عملگرهاي رياضي مختلف شبيه‌سازي‌شده است. در ادامه مقاله، جهت بررسي كارايي الگوريتم فراابتكاري پيشنهادي، بيست‌وسه تابع استاندارد مختلف مورد استفاده قرارگرفته و كارايي الگوريتم با برخي روش‌هاي كلاسيك بهينه‌سازي فراابتكاري مورد مقايسه قرارگرفته‌است. نتايج آزمايش‌ها مؤيد اين است كه الگوريتم ارائه‌شده از نظر دقت و سرعت در بيشتر توابع آزمون استاندارد عملكرد بهتري را ارائه مي‌دهد، به‌ويژه در بعد بالا اين برتري به‌طور معني‌داري قابل‌مشاهده است و اختلاف بسيار زيادي با ديگر الگوريتم‌ها دارد، به‌طوري‌كه الگوريتم‌هاي ديگر تقريباً قادر به بهينه‌سازي در ابعاد بالا نيستند. در بعد 30، ميانگين زمان اجراي برنامه الگوريتم آب باران نسبت به الگوريتم وراثتي 1.657 و نسبت به الگوريتم جستجوي فاخته 1.274 مي‌باشد. در جايي‌كه ميانگين خطاي الگوريتم ارائه‌شده به الگوريتم وراثتي 0.06 و نسبت به الگوريتم جستجوي فاخته 0.004 مي‌باشد. بنابراين افزايش %94 دقت درازاي %65 درصد زمان بيشتر نسبت به الگوريتم وراثتي و افزايش %99.6 دقت درازاي %27.5 زمان بيشتر نسبت به الگوريتم جستجوي فاخته مشاهده مي‌شود.