張銘璐

摘要：在實(shí)例推理中，關(guān)鍵是通過匹配得到相似實(shí)例，而計(jì)算實(shí)例之間相似度時(shí)，實(shí)例的特征權(quán)值的確定尤為重要，決定了是否能夠得到最優(yōu)實(shí)例。基于此，提出了一種基于單親遺傳算法的實(shí)例特征權(quán)值確定方法，首先利用專家經(jīng)驗(yàn)得到初始權(quán)值組合，該組合能夠最好的代表可行解，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用單親遺傳算法對(duì)初始權(quán)值組合進(jìn)行優(yōu)化，確定每個(gè)特征的權(quán)重。將該特征權(quán)值確定方法應(yīng)用到鉆井液配方設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，并與傳統(tǒng)方法進(jìn)行比較，得出該權(quán)值確定方法可以得到較好的效果。

關(guān)鍵詞：實(shí)例推理；相似度；特征權(quán)值；專家經(jīng)驗(yàn)；單親遺傳算法

1概述

基于實(shí)例推理是一種人工智能技術(shù)，這種技術(shù)利用以往解決問題的經(jīng)驗(yàn)，能有效解決利用其他技術(shù)難以解決的問題，并且具有自學(xué)習(xí)功能，能夠不斷擴(kuò)展知識(shí)庫(kù)，提高推理能力。基于實(shí)例推理技術(shù)包括實(shí)例描述、實(shí)例匹配、實(shí)例修改和實(shí)例保存四個(gè)部分，其中實(shí)例匹配尤為重要，它是根據(jù)所提出的問題，從實(shí)例庫(kù)中檢索出與當(dāng)前問題相似的實(shí)例，并提取相似度最高的實(shí)例作為解決當(dāng)前問題的最優(yōu)實(shí)例。因此，相似度的計(jì)算及其特征權(quán)值的確定尤為重要，決定了是否能夠得到最優(yōu)的符合實(shí)際的實(shí)例。

在運(yùn)用傳統(tǒng)遺傳算法對(duì)權(quán)值組合進(jìn)行優(yōu)化時(shí)發(fā)現(xiàn)，PMX、OX、Cx等交叉算子實(shí)施起來非常困難，并且要求種群具有多樣性，容易在最優(yōu)解附近出現(xiàn)“早熟收斂”現(xiàn)象。鑒于這種原因，在本文中使用了一種基于單親遺傳算法的實(shí)例特征權(quán)值確定方法，該方法可以針對(duì)實(shí)際要解決的問題優(yōu)化單親遺傳算法的運(yùn)行步驟，進(jìn)而得到最優(yōu)的實(shí)例特征權(quán)值組合，使得該組合不僅能夠很好的符合實(shí)際條件，并且具有較高的精確度。

2單親遺傳算法

2.1單親遺傳算法概述

單親遺傳算法介紹（PGA）時(shí)遺傳算法的一種，它對(duì)傳統(tǒng)的遺傳算法進(jìn)行了改進(jìn)，取消了傳統(tǒng)遺傳算法的交叉算子，全部遺傳操作都只是在一個(gè)個(gè)體上進(jìn)行，不會(huì)出現(xiàn)“早熟收斂”現(xiàn)象。并且操作步驟簡(jiǎn)單，能方便約束條件的處理，提高算法的計(jì)算效率。目前單親遺傳算法主要應(yīng)用于以下兩方面問題：一是組合優(yōu)化問題；另一是有約束的復(fù)雜工程優(yōu)化問題。

單親遺傳算法的編碼方式主要包括序號(hào)編碼和非序號(hào)編碼，解決組合優(yōu)化問題主要采用序號(hào)編碼方式，復(fù)雜工程優(yōu)化問題的求解通常采用實(shí)數(shù)編碼方式。該算法對(duì)所求問題的數(shù)學(xué)模型沒有較高要求，可行域連通，目標(biāo)函數(shù)都不做要求，只要待求解問題是可以計(jì)算的，因此在求解有約束的復(fù)雜工程優(yōu)化問題上有更多的應(yīng)用。

2.2單親遺傳算法運(yùn)行步驟

單親遺傳算法采用不同的運(yùn)行步驟或運(yùn)行過程可能會(huì)產(chǎn)生不同的計(jì)算效率，一般而言，我們所采用的步驟如下所示：

f1）編碼，根據(jù)所求解的具體問題確定一種編碼方式。

（2）確定個(gè)體的評(píng)價(jià)函數(shù)，即適應(yīng)度函數(shù)，適應(yīng)度函數(shù)是判斷各個(gè)個(gè)體達(dá)到最優(yōu)解的程度，適應(yīng)度越高則被采用的概率較大。

（3）產(chǎn)生初始群體，初始群體的準(zhǔn)確性能極大地提高搜索效率。

（4）評(píng)價(jià)初始群體中的各個(gè)個(gè)體，計(jì)算適應(yīng)度。

（5）繁殖新個(gè)體。對(duì)上一代群體中的個(gè)體進(jìn)行遺傳操作產(chǎn)生新個(gè)體。

（6）評(píng)價(jià)新個(gè)體。若滿足停機(jī)條件則停機(jī)，否則轉(zhuǎn)下一步。

（7）選擇下一代群體。從上一代群體中的個(gè)體和本次遺傳操作所產(chǎn)生的新個(gè)體中選擇N（N為群體規(guī)模）個(gè)個(gè)體構(gòu)成下一代群體，轉(zhuǎn)（5）。

3實(shí)例特征權(quán)值確定方法

3.1專家經(jīng)驗(yàn)確定初始權(quán)值組合

在利用單親遺傳算法進(jìn)行計(jì)算時(shí)，初始群體，即初始權(quán)值組合的確定尤為重要。原則上希望該組合能夠最好的代表可行解的組合，這樣在后續(xù)進(jìn)行迭代優(yōu)化時(shí)能夠提高結(jié)果的準(zhǔn)確性，縮短迭代時(shí)間。而通過專家經(jīng)驗(yàn)得到的初始特征權(quán)值組合可以很好地滿足上述條件。

不管在哪個(gè)領(lǐng)域，總有專家學(xué)者不僅對(duì)該領(lǐng)域知識(shí)有著全面深入的研究，還積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，由他們對(duì)實(shí)例中已經(jīng)定好的每個(gè)特征權(quán)值進(jìn)行確定，可以確保和實(shí)際情況相符。但是由專家直接確定各特征權(quán)值有著權(quán)值不能很好量化的缺點(diǎn)，因此，可以將這組權(quán)值作為初始權(quán)值組合，然后應(yīng)用單親遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化。