論文の概要: Octopus Inspired Optimization Algorithm: Multi-Level Structures and Parallel Computing Strategies
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.07968v1
- Date: Thu, 10 Oct 2024 14:27:38 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-10-31 13:53:52.190485
- Title: Octopus Inspired Optimization Algorithm: Multi-Level Structures and Parallel Computing Strategies
- Title（参考訳）: Octopusインスパイアされた最適化アルゴリズム:マルチレベル構造と並列コンピューティング戦略
- Authors: Xu Wang, Longji Xu, Yiquan Wang, Yuhua Dong, Xiang Li, Jia Deng, Rui He,
- Abstract要約: Octopus Inspired Optimization (OIO)アルゴリズムは、タコの神経構造、特にその階層的および分散化された相互作用特性にインスパイアされている。
OIOは、特にマルチモーダル関数や高次元最適化問題を扱う場合、より高速な収束と精度を示す。
ロボット経路計画、サプライチェーン管理、エネルギーシステム管理など、高速で効率的で堅牢な最適化手法を必要とするアプリケーションシナリオに特に適している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 21.96416191573034
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: This paper introduces a novel bionic intelligent optimisation algorithm, Octopus Inspired Optimization (OIO) algorithm, which is inspired by the neural structure of octopus, especially its hierarchical and decentralised interaction properties. By simulating the sensory, decision-making, and executive abilities of octopuses, the OIO algorithm adopts a multi-level hierarchical strategy, including tentacles, suckers, individuals and groups, to achieve an effective combination of global and local search. This hierarchical design not only enhances the flexibility and efficiency of the algorithm, but also significantly improves its search efficiency and adaptability. In performance evaluations, including comparisons with existing mainstream intelligent optimisation algorithms, OIO shows faster convergence and higher accuracy, especially when dealing with multimodal functions and high-dimensional optimisation problems. This advantage is even more pronounced as the required minimum accuracy is higher, with the OIO algorithm showing an average speedup of 2.27 times that of conventional particle swarm optimisation (PSO) and 9.63 times that of differential evolution (DE) on multimodal functions. In particular, when dealing with high-dimensional optimisation problems, OIO achieves an average speed of 10.39 times that of DE, demonstrating its superior computational efficiency. In addition, the OIO algorithm also shows a reduction of about $5\%$ in CPU usage efficiency compared to PSO, which is reflected in the efficiency of CPU resource usage also shows its efficiency. These features make the OIO algorithm show great potential in complex optimisation problems, and it is especially suitable for application scenarios that require fast, efficient and robust optimisation methods, such as robot path planning, supply chain management optimisation, and energy system management.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,オクトパスの神経構造,特に階層的および分散的相互作用特性にインスパイアされた,新しいバイオニック・インテリジェントな最適化アルゴリズムOctopus Inspired Optimization (OIO)アルゴリズムを提案する。
タコの感覚、意思決定、実行能力をシミュレートすることで、OIOアルゴリズムは、触手、吸盤、個人、グループを含む多段階の階層戦略を採用し、グローバル検索とローカル検索の効果的な組み合わせを実現する。
この階層設計はアルゴリズムの柔軟性と効率を向上するだけでなく、探索効率と適応性を大幅に向上させる。
従来の知能最適化アルゴリズムとの比較を含む性能評価では、特にマルチモーダル関数や高次元最適化問題を扱う場合、OIOはより高速な収束と高い精度を示す。
OIOアルゴリズムは従来の粒子群最適化(PSO)の2.27倍、多モード関数上の微分進化(DE)の9.63倍のスピードアップを示す。
特に、高次元最適化問題を扱う場合、OIOはDEの10.39倍の平均速度を達成し、計算効率が優れていることを示す。
さらに、OIOアルゴリズムはPSOと比較してCPU使用効率を約5\%削減し、CPU使用効率を反映している。
これらの特徴により、OIOアルゴリズムは複雑な最適化問題に大きな可能性を示し、特にロボット経路計画、サプライチェーン管理最適化、エネルギーシステム管理などの高速で効率的で堅牢な最適化手法を必要とするアプリケーションシナリオに適している。
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