| 【中文题名】 | 基于MPI的并行遗传算法研究 |
| 【英文题名】 | Research on Parallel Genetic Algorithms Based on MPI |
| 【学科专业】 | 计算机应用技术 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-7-13 |
| 【中关键词】 | 并行遗传算法,消息传递接口,集群,变步长搜索,等离子体平衡位形, |
| 【英关键词】 | Parallel genetic algorithms,Message passing interface,Cluster,Variable step-size search,Plasma equilibrium shape, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化基础理论>人工智能理论>> |
| 【论文摘要】 | 遗传算法是求解理论计算和工程优化问题的一种有效工具,但是对于一些多变量优化问题,由于存在着巨大的搜索空间,遗传算法尽管在理论上能够得到全局最优解,但在实际应用中却收敛缓慢,以致在允许的时间范围内不能得到有效的结果。这可以从两种途径进行解决,一种途径是并行化以加速遗传算法的求解速度;另一种途径是对搜索空间进行简缩。本文主要研究应用遗传算法求解大搜索空间问题的加速方法,主要工作如下:
1.对并行遗传算法的两种并行模式—主从式模式和粗粒度模式分别进行了分析和讨论,并用MPI实现这两种并行遗传算法,通过使用标准测试函数的测试,验证了程序的有效性,最后在对上述两种并行遗传算法代码进行重构的基础上,开发了一个并行遗传算法代码自动生成程序,该程序可以根据用户的需求自动生成并行遗传算法优化程序源代码。
2.针对大搜索空间问题,提出了一种改进的遗传算法,该遗传算法使用变步长搜索产生可行解,并同时对搜索空间进行减缩。通过理论分析和实验验证,证明了该方法能够提高遗传算法对大搜索空间问题的搜索能力。文中还给出了改进后的算法对一维单峰函数的优化的应用,以及对多维问题应用的展望。
3.将主从式并行遗传... |
| 【论文题纲】 |
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前言 |
12-13 |
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第一章 绪论 |
13-18 |
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1.1 基于集群的高性能计算技术简介 |
13-14 |
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1.1.1 集群技术简介 |
13 |
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1.1.2 消息传递接口 |
13-14 |
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1.2 并行遗传算法简介 |
14-17 |
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1.2.1 遗传算法简介 |
14 |
|
1.2.2 并行遗传算法简介 |
14-17 |
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1.3 本章小结 |
17-18 |
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第二章 基于MPI的并行遗传算法的实现与自动生成 |
18-36 |
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2.1 研究现状与意义 |
18-19 |
|
2.2 基于MPI的主从式并行遗传算法 |
19-24 |
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2.2.1 算法描述 |
19 |
|
2.2.2 程序实现 |
19-21 |
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2.2.3 性能测试 |
21-24 |
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2.3 基于MPI的粗粒度并行遗传算法 |
24-33 |
|
2.3.1 算法描述 |
24-25 |
|
2.3.2 程序实现 |
25-27 |
|
2.3.3 性能测试 |
27-33 |
|
2.4 并行遗传算法自动生成程序PGAGen |
33-35 |
|
2.5 本章小结 |
35-36 |
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第三章 基于变步长搜索的遗传算法研究 |
36-44 |
|
3.1 研究现状与意义 |
36-37 |
|
3.2 一维理论分析与实验比较 |
37-41 |
|
3.2.1 符号假设与问题重述 |
37 |
|
3.2.2 理论分析 |
37-40 |
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3.2.3 实验 |
40 |
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3.2.4 结果分析 |
40-41 |
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3.3 基于变步长策略的遗传算法对一维搜索问题的求解 |
41-43 |
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3.3.1 程序流程 |
41 |
|
3.3.2 实验 |
41-43 |
|
3.4 本章小结 |
43-44 |
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第四章 并行遗传算法在等离子体平衡位形优化中的应用 |
44-53 |
|
4.1 研究现状与意义 |
44-46 |
|
4.2 物理模型 |
46-47 |
|
4.2.1 托卡马克等离子体平衡 |
46 |
|
4.2.2 自由边界平衡程序EQT |
46-47 |
|
4.3 程序实现 |
47 |
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4.4 性能测试 |
47-52 |
|
4.4.1 FDS-Ⅰ极向场设计 |
48-49 |
|
4.4.2 EAST等离子体平衡位形优化Ⅰ |
49-51 |
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4.4.3 EAST等离子体平衡位形优化Ⅱ |
51-52 |
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4.5 本章小结 |
52-53 |
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第五章 总结与展望 |
53-56 |
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5.1 总结 |
53-54 |
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5.2 展望 |
54-56 |
|
参考文献 |
56-60 |
|
硕士研究生在读期间完成的论文 |
60 |
|
硕士研究生在读期间主要获奖情况 |
60-61 |
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附录 高性能计算机发展概述 |
61-73 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.387766 |
