基于概率模型降维和随机动力系统的演化优化理论与模型

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61672024
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    51.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0201.计算机科学的基础理论
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

This project aims to systematically study the theories and methods of evolutionary algorithms by means of discovering suitable techniques from the field of statistical machine learning, model predictive control and stochastic dynamical system. For this purpose, we put forward a new framework to design and analysis evolutionary algorithm from a comprehensive perspective: Controllable and Learning Evolution Optimization Models (CLEOM). The main research focuses on the following: firstly, the iterative process of the evolutionary algorithm is described by stochastic dynamical system, and then the related technologies and methods from the field of statistical machine learning and automatic control are explores to design new operators and propose new strategies for adaptive parameter adjustment of evolutionary algorithms to solve complex optimization problems. Finally, we use some related theories, such as Lyapunov's second theorem, Doob 's martingale convergence theorem, to construct the theories of evolution algorithms. The innovations are as follows: (1) To construct the convergence theory by random dynamic system model, and then analysis the stability and moment estimation theorem of intelligent algorithm via building it as Ornstein–Uhlenbeck process; (2) To setup new learning and control strategies for intelligent algorithm, some Controllable & Learnable methods is used to predict and control intelligent algorithm;(3) To Explore new areas of application, some new optimization problems are proposed and studied, such as, super high dimension optimization problems (whose dimensionality is larger than 10,000), the evolution of river bed topography under water and channel of automatic programming and other fields. The above three innovations can conclude as: (1) New theoretical is used to guide the design of intelligent algorithm design; (2) new methodology of algorithm design can simulate new theory, and new application fields can verify the algorithm efficiency.
项目旨在结合统计机器学习、模型预测控制及随机动力系统等领域的理论与方法,从全新视角提出一种演化算法的设计和分析框架:可控、可学习的演化优化模型框架。项目研究的内容是首先把演化算法的迭代过程用随机动力学系统来刻画,继而挖掘统计机器学习和自动控制中的相关技术和方法应用于智能算法的算子设计和参数自适应调整上,最后利用李亚普诺夫第二定理、Doob’s 鞅收敛性定理来构建演化算法相关理论。项目创新点有:构建随机动力系统模型来刻画一类演化算法的行为;利用统计机器学习中的概率模型、元模型到隐空间降维和模型预测控制等方法来设计算法算子和参数自适应控制;针对大于1万维的超高维优化问题,提出利用隐空间降维技术来提升一类演化算法的性能;将智能算法应用于河床地形演变预测和航道自动规划等领域。实现上述内容,就解决了如下科学问题:如何结合随机系统、预测控制及统计学习中的方法研究高度自适应的优化算法及其理论构成要素。

结项摘要

项目旨在结合系统论、控制论及机器学习等领域的方法,从全新的视角提出一种智能算法的计算和分析框架:可控、可学习的演化优化模型(CLEOM)。该模型致力于研究将随机动力系统、机器学习和自动控制的相关理论与方法集成到智能算法中。研究的核心内容是将机器学习和自动控制中的相关技术和方法用于智能算法的控制,其目的是自动调整智能算法的搜索过程,提高智能算法在求解复杂优化问题时的性能。项目创新点有:构建随机动力系统模型,并用稳定性和矩估计定理来构建收敛性、收敛速度的理论;提出利用机器学习和预测控制的方法开指导智能算法的搜索过程,相关技术从学习问题的概率模型、元模型到隐空间技术,再到预测控制技术;首次提出求解超高维优化问题,并将智能算法应用于河床水下地形演变预测和航道自动规划等领域。上述三个创新点自成体系,理论指导算法设计、算法设计可以促进理论的提升、应用领域可以验证算法效能。研究成果主要是发表论文,一共发表了期刊论文14篇,会议论文3篇。另外,研究成果已经应用于本人做的无人驾驶项目中,取得了不错的效果。

项目成果

期刊论文数量(26)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(7)
专利数量(2)
无惯性自适应精英变异反向粒子群优化算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    通信学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    康岚兰;董文永;宋婉娟;李康顺
  • 通讯作者:
    李康顺
基于BERT-IDCNN-CRF的中文命名实体识别方法
  • DOI:
    10.6040/j.issn.1671-9352.2.2019.076
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    山东大学学报(理学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李妮;关焕梅;杨飘;董文永
  • 通讯作者:
    董文永
求解大尺度优化问题的学生t-分布估计算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Z201708002
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王豫峰;董文永;董学士;王浩
  • 通讯作者:
    王浩
Adaptive Estimation of Student's t-Distribution Algorithm for Large-Scale Global Optimization
用于大规模全局优化的学生 t 分布算法的自适应估计
  • DOI:
    10.7544/issn1000-1239.2017.20170155
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Computer Research and Development
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Y.;Dong W.;Dong X.;Wang H.
  • 通讯作者:
    Wang H.
混合算法求解着色瓶颈旅行商问题
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Z201811003
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董学士;董文永;蔡永乐
  • 通讯作者:
    蔡永乐

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其他文献

基于LM算法的双隐含层BP神经网络的水位预测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    统计与决策
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丁红;董文永;吴德敏
  • 通讯作者:
    吴德敏
求解带容量约束的车辆路径问题的改进伊藤算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    计算机科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    易云飞;董文永
  • 通讯作者:
    董文永
求解带用户满意度的多目标实时车辆路径问题的改进伊藤算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    电子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    易云飞;蔡永乐;董文永;林晓东
  • 通讯作者:
    林晓东
求解带软时间窗车辆路径问题的改进伊藤算法及其收敛性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    电子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    易云飞;董文永;林晓东;蔡永乐
  • 通讯作者:
    蔡永乐
基于控制因子ADL模型的短期水位预测方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    计算机工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董文永;盛康
  • 通讯作者:
    盛康

其他文献

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董文永的其他基金

智能仿真优化理论与方法研究
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    61170305
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    2011
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  • 项目类别:
    面上项目
伊藤算法及其在动态仿真优化中的理论研究
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    60873114
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    2008
  • 资助金额:
    28.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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相似海外基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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