基于仿生的多目标博弈算法及在拱坝体型优化中的应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61375068
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    79.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0305.生物、医学信息系统与技术
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

The multi-objective game algorithm is a heuristic method for solving the multi-objective optimization problem. It has been proposed in recent years. Its key technology is to estabilish the specific mapping relationships between the multi-objective optimization model and the model of the game. In the previous studies, our project team has proposed the bionic and the spatial mappings between the above two models. In this project, for the bionic mappings, the following four kinds of the game patterns, that is, the pure cooperation pattern, the master-slave pattern, the mixed pattern and the evolution pattern will be constructed. Besides, according to the behavior operator functions of competition, cooperation and self-adaption, the quantitative mapping relations between the payoff functions and the objective functions are established. Thus, the influence law that different game patterns and behavior operators have on the objective benefits is revealed. For the spatial mappings, the computation method that the space of the design variables is divided into the parallel subspace of the strategy variables owned by the corresponding players based on the K average clustering method in data mining will be studied. Moreover, the Baihetan arch dam is taken as a project example. Then, a multi-objective opitimization model is established and the game algorithm and the parallel calculation mode are designed. In addition, the theoretical method and the numerical approach are used to study the robustness and the Pareto optimality of the equilibrium solutions. Thus, the correlation and the dynamic changing rule between the arch dam shape and the objective functions are obtained. Moreover, the reasonable design suggestions and the scheme of the arch dam shape with the application value are proposed.
多目标博弈算法是近年提出的一种求解多目标优化问题的启发式算法,其技术关键是建立多目标优化模型和博弈模型之间的具体映射关系。项目组在前期研究中初步提出两个模型之间的仿生映射和空间映射。在本项目中,针对仿生映射,将构造纯合作格局、主从格局、混合格局和演化格局等4种博弈格局,并根据竞争、合作和自适应等行为算子作用,构建博弈得益函数与目标函数之间的定量映射关系,揭示不同博弈格局和行为算子对各目标利益的影响规律。针对空间映射,拟基于数据挖掘中的K平均聚类方法,研究将设计变量空间分割为各个目标博弈方拥有的策略变量并行子空间的计算方法。进而以白鹤滩高拱坝体型多目标优化设计作为工程算例,建立多目标优化模型,设计博弈求解算法和并行计算模式,采用理论方法和数值方法,研究博弈均衡解的鲁棒性和Pareto优性,获得拱坝体型特征与目标函数之间的关联与动态变化规律,提出合理的设计建议和具有工程应用价值的拱坝体型方案。

结项摘要

建立了系统的多目标博弈算法和计算机程序,提出了多目标优化模型和博弈模型之间的仿生映射及空间映射。针对仿生映射,构造了纯竞争格局、纯合作格局、主从格局、混合格局和演化格局等5种博弈格局,并根据竞争、合作和自适应等行为算子作用,构建了博弈得益函数与目标函数之间的定量映射关系,算例结果显示了不同博弈格局和行为算子对各目标利益的影响规律。针对空间映射,提出了策略变量子空间的模糊聚类方法和K-平均聚类方法,该方法自动化程度高,可有效促进多目标博弈算法的通用化;通过将设计变量空间分割为各博弈方拥有的策略变量子空间,揭示了各分目标与设计变量之间的关联性。进而以白鹤滩高拱坝体型多目标优化设计作为工程算例,建立多目标优化模型,设计了博弈求解算法和并行计算模式,获得拱坝体型特征与目标函数之间的关联与动态变化规律;同时,可根据设计人员的偏好和设计意图,给各设计目标赋予恰当的行为方式和构造合适的博弈格局,提出5种博弈格局共9种优化体型方案供决策参考。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Effects of behavioral patterns and network topology structures on Parrondo's paradox.
行为模式和网络拓扑结构对帕隆多悖论的影响
  • DOI:
    10.1038/srep37028
  • 发表时间:
    2016-11-15
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Ye Y;Cheong KH;Cen YW;Xie NG
  • 通讯作者:
    Xie NG
Effect of network topology on the evolutionary ultimatum game based on the net-profit decision
网络拓扑对基于净利润决策的演化最后通牒博弈的影响
  • DOI:
    10.1140/epjb/e2016-70043-5
  • 发表时间:
    2016-04
  • 期刊:
    The European Physical Journal B
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Shun-Qiang Ye;Lu Wang;Michael Jones;Ye Ye;Meng Wang;Neng-gang Xie
  • 通讯作者:
    Neng-gang Xie
基于竞争博弈决策方法的风力机叶片气动与结构优化设计
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1671-7872.2017.02.010
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    安徽工业大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孟瑞;陈晓宇;谢能刚
  • 通讯作者:
    谢能刚
基于协进化粒子群算法的齿轮传动优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    重庆理工大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    汪超;王璐;谢能刚;洪洁
  • 通讯作者:
    洪洁
Random walk in the presence of absorbing barriers in Parrondo’s games
Parrondo 游戏中存在吸收障碍时的随机游走
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Fluctuation and Noise Letters
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Liu Yang;Kai-xuan Zheng;Ye Ye;Lu Wang;Neng-gang Xie
  • 通讯作者:
    Neng-gang Xie

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其他文献

网络度-度相关性对Parrondo博弈的影响分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    信息与电脑(理论版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杭小荣;叶晔;王璐;谢能刚
  • 通讯作者:
    谢能刚
机构多目标优化与博弈决策设计
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    安徽工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    包家汉;裴令明;谢能刚;张玉华
  • 通讯作者:
    张玉华
横缝间隙对拱坝应力状态的影响分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    河海大学学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    孙林松;王德信;谢能刚
  • 通讯作者:
    谢能刚
横缝间隙对拱坝应力状态的影响分
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    河海大学学报(自然科学版),2005,33(1):76~80,2005年1月
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙林松*;王德信;谢能刚
  • 通讯作者:
    谢能刚
多目标并行博弈算法的研究与应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    机械传动
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    潘创业;谢能刚;包家汉
  • 通讯作者:
    包家汉

其他文献

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谢能刚的其他基金

基于博弈决策机制的拱坝体型设计理论与方法研究
  • 批准号:
    50409017
  • 批准年份:
    2004
  • 资助金额:
    8.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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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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