计算群体智能基础

计算群体智能基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:恩格尔伯里特
出品人:
页数:425
译者:谭营
出版时间:2009-10
价格:69.00元
装帧:
isbn号码:9787302208969
丛书系列:世界著名计算机教材精选
图书标签:
  • 群体智能
  • 计算机
  • 粒子群
  • 算法
  • AI
  • 复杂系统
  • 集体智慧
  • 集群智能
  • 群体智能
  • 计算
  • 人工智能
  • 算法
  • 智能系统
  • 分布式计算
  • 自组织
  • 机器学习
  • 复杂系统
  • 智能算法
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具体描述

《计算群体智能基础》全面系统地介绍了计算群体智能中的粒子群优化(PSO)和蚁群优化(ACO)的基本概念、基本模型、理论分析及其应用。在简要介绍基本优化理论和总结各类优化问题之后,重点介绍了社会网络结构如何在个体间交换信息以及个体聚集行为如何形成一个功能强大的有机体。在概述了进化计算后,重点论述了粒子群优化和蚁群优化的基本模型及其各种变体,给出了分析粒子群优化模型的一种通用方法,证明了基于蚂蚁行为实现的蚁群优化算法并将其用于解决实际问题。

《计算群体智能基础》可作为高等院校智能科学、计算机、自动化、电子信息、通信、模式识别等专业研究生和高年级本科生的教材,也可作为智能信息处理、群体智能与工程等相关专业的科技工程人员的参考用书。

《计算群体智能基础》 本书深入探索了计算群体智能(Computational Swarm Intelligence,CSI)这一前沿领域的核心概念、关键算法及其广泛的应用。作为一本理论与实践相结合的专著,它旨在为读者构建一个扎实的基础,理解和掌握如何模拟和利用自然界中群体行为的涌现特性来解决复杂计算问题。 第一部分:群体智能的理论基石 本部分首先阐述了群体智能的哲学思想和起源,追溯了其与生物群体行为(如蚂蚁觅食、鸟类集群、鱼群游动)的联系,并引入了“涌现”这一核心概念,解释了简单个体间的局部交互如何产生复杂的全局行为。 绪论:涌现的力量 自然界中的群体智慧:从生物学视角看群体行为的优势。 计算群体智能的概念界定与研究范畴。 群体智能在解决复杂性问题中的潜力。 群体智能模型与框架 基于规则的代理模型(Rule-based Agent Models):描述个体行为的基本规则。 分布式与去中心化控制(Distributed and Decentralized Control):强调无需中心协调的自组织特性。 反馈机制:个体行为对环境和群体的影响,以及环境对个体的影响。 激励与约束:个体如何根据局部信息做出决策,以及可能存在的社会影响。 第二部分:经典群体智能算法详解 本部分详细介绍了几种具有代表性的计算群体智能算法,剖析其内在机制、数学模型和基本原理,并提供清晰的伪代码和算法流程。 蚁群优化算法(Ant Colony Optimization, ACO) 原理:模拟蚂蚁在寻找食物过程中留下的信息素及其蒸发机制。 信息素更新策略:正反馈与负反馈。 信息素蒸发:避免信息素过度集中,保证搜索的多样性。 参数设置与调优。 在路径规划、组合优化等问题上的应用。 粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization, PSO) 原理:模拟鸟群或鱼群的搜索行为,个体(粒子)根据自身经验和群体经验调整速度和位置。 速度和位置更新方程:惯性权重、认知组件、社会组件。 全局最优与局部最优的权衡。 不同PSO变种的介绍(如带惯性权重的PSO,改进的PSO)。 在函数优化、模式识别等问题上的应用。 人工蜂群算法(Artificial Bee Colony, ABC) 原理:模拟蜜蜂采集花蜜的行为,包括雇佣蜂、观察蜂和工蜂的角色。 三种蜂的决策机制:随机搜索、信息共享与竞争。 食物源(解)的探索与开发。 在连续优化问题上的性能分析。 其他新兴群体智能算法 简要介绍鱼群算法(Fish School Search, FSS)、灰狼优化算法(Grey Wolf Optimizer, GWO)、鲸鱼优化算法(Whale Optimization Algorithm, WOA)等,突出其独特性和适用场景。 第三部分:群体智能算法的分析与改进 本部分关注群体智能算法的理论分析、性能评估以及如何对其进行改进以适应更广泛和更具挑战性的问题。 算法收敛性分析 数学上的收敛条件与证明。 影响收敛速度的因素。 性能评估指标 寻优精度、收敛速度、鲁棒性等。 基准测试函数与数据集。 算法改进策略 混合算法:结合其他优化技术(如遗传算法、模拟退火)以提高性能。 自适应参数调整:动态地根据搜索过程调整算法参数。 多目标优化:处理具有多个相互冲突目标的复杂问题。 约束处理技术。 第四部分:群体智能的应用领域 本部分深入探讨了计算群体智能在实际问题中的应用案例,展示了其解决现实世界挑战的强大能力。 机器人集群与协同控制 多机器人协同路径规划。 分布式感知与目标跟踪。 自主导航与任务分配。 优化问题 调度问题(如生产调度、交通调度)。 网络设计与路由选择。 机器学习模型训练与参数优化。 数据挖掘与模式识别 聚类与分类。 特征选择。 异常检测。 工程与科学计算 结构优化。 信号处理。 复杂系统建模。 第五部分:未来展望与研究方向 本部分对计算群体智能的未来发展趋势进行展望,并提出了一些有待深入研究的开放性问题。 混合智能系统:将群体智能与其他人工智能技术(如深度学习、强化学习)相结合。 大规模群体智能:如何处理成千上万甚至更多代理的复杂系统。 群体智能的可解释性:理解算法决策过程的内在机制。 理论深度与实证研究的结合:推动群体智能研究的持续发展。 总结 《计算群体智能基础》为读者提供了一个系统、全面且深入的群体智能知识体系。通过对理论基石的阐述、经典算法的解析、分析与改进方法的探讨,以及丰富多样的应用案例展示,本书将帮助读者深刻理解群体智能的原理,掌握其应用技巧,并激发其在该领域进行创新性研究的潜力。无论是初学者还是有经验的研究者,都能从中获得宝贵的知识和启迪。

作者简介

目录信息

读后感

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第二十九章前面对引用了 大和尚 Da*lai La*ma 的一句话: "In the present circumstances, no one can afford to assume that someone else will solve their problems. Every individual has a responsibility to help guide our global family in the right direction. Good...  

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第二十九章前面对引用了 大和尚 Da*lai La*ma 的一句话: "In the present circumstances, no one can afford to assume that someone else will solve their problems. Every individual has a responsibility to help guide our global family in the right direction. Good...  

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第二十九章前面对引用了 大和尚 Da*lai La*ma 的一句话: "In the present circumstances, no one can afford to assume that someone else will solve their problems. Every individual has a responsibility to help guide our global family in the right direction. Good...  

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第二十九章前面对引用了 大和尚 Da*lai La*ma 的一句话: "In the present circumstances, no one can afford to assume that someone else will solve their problems. Every individual has a responsibility to help guide our global family in the right direction. Good...  

用户评价

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这本书对于“智能”一词的界定,在我看来,似乎停留在了一种相对狭隘的、以搜索效率为核心的层面。我一直认为,真正的群体智能应该包含更深层次的“学习”和“记忆”能力,即群体不仅能找到最优解,还能对环境的变化做出历史性的、有指导意义的反应。我正在研究如何让一个智能体群体“记住”过去失败的搜索路径,并将其知识以某种形式传递给下一代智能体,这涉及到知识图谱或贝叶斯更新的整合。然而,在《计算群体智能基础》中,所有的智能体似乎都是“失忆的”,每一步迭代都基于当前的环境快照,缺乏对时间序列的累积理解。书中对“记忆机制”的探讨极其简略,几乎没有提供任何关于如何设计和度量群体记忆的计算框架。这使得这本书更侧重于解决静态优化问题,对于需要长期适应和演化的在线学习任务,其提供的解决方案显然是远远不够的,给人一种“治标不治本”的感觉。

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我翻阅此书,主要目的是想了解如何利用群体智能方法来处理大规模、高噪声的金融时间序列预测问题。这个领域对算法的鲁棒性和处理异常值(Outlier)的能力要求极高。我原以为会看到针对高噪声环境设计的特殊适应性参数调整策略,或者利用群体智能来识别和隔离错误数据点的机制。然而,这本书的焦点似乎完全集中在标准的、低噪声的基准测试函数上,例如Sphere或Rastrigin函数。对于金融数据那种瞬息万变、充满随机游走的特性,书中讨论的启发式调整方法显得过于保守和通用,缺乏针对性。更重要的是,书中没有探讨如何构建一个“精英群体”来专门负责异常值的监督与剔除,或者如何设计一种机制,使得群体在遭遇极端市场波动时能快速“重置”搜索策略而不至于陷入局部最优的泥潭。因此,这本书在提供应对现实世界数据挑战所需的计算工具箱方面,显得力不从心,更像是一本理论入门手册,而非解决实际“脏数据”问题的实战指南。

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这本书,坦率地说,并没有触及我最关心的领域。我原本期待能在一本名为《计算群体智能基础》的著作中找到关于分布式优化算法在复杂网络结构中应用的深入探讨,特别是如何利用粒子群优化或蚁群算法来解决动态环境下的资源调度问题。然而,这本书的篇幅似乎更多地聚焦于传统的蜂群算法的理论推导和简单的二维平面问题求解。我花了大量时间寻找关于如何将这些智能体模型与现代云计算架构相结合的实际案例,例如如何设计一个能自适应负载均衡的智能体系统,但这些内容几乎是空白的。书中关于“基础”的阐述虽然详尽,但对于一个已经对基础概念有清晰认识的读者而言,显得有些冗余和脱节。我更希望能看到一些前沿的、与当前工业界热点紧密结合的应用实例,而不是停留在对经典算法原理的数学证明上。对于那些寻求快速入门或了解算法核心思想的初学者来说,这本书或许是个不错的起点,但对于希望将理论应用于解决实际复杂工程问题的资深从业者,其深度和广度都显得力不从心。特别是在处理高维、非凸优化问题时,书中提供的算子和改进策略显得较为保守,缺乏令人眼前一亮的新颖性。

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我手里拿着的这本《计算群体智能基础》,读完后最大的感受是它的叙事节奏过于平缓,缺乏那种能让人心跳加速的理论突破或范式转换。我关注的重点在于如何利用群体智能来模拟和理解生物系统的涌现行为,尤其是关于生态学中捕食者与猎物动态关系的建模,这涉及到复杂的反馈回路和时滞效应。这本书中对这些生物学直觉的转化显得非常机械化,更多的是将生物学概念强行套用到已有的搜索框架中,而不是真正从生物学的底层逻辑中提炼出新的计算范式。例如,关于“合作与竞争”的平衡机制,书中只是简单地提到了变异率和交叉率的调整,而没有深入探讨如何在智能体之间建立更精细的信任或竞争机制,以应对信息不对称的环境。我非常希望看到作者能够跳出传统的“优化”视角,从更宏观的“系统演化”角度来审视群体智能,探讨其在复杂适应系统(CAS)理论中的地位。这本书在概念的界定上比较清晰,但对于如何构建一个能够自我修正、自我演化的智能群体,它提供的工具箱显得过于基础和有限,无法满足我对复杂系统模拟的高阶需求。

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说实话,这本书的排版和图示设计让我感到有些失望,尤其是在讲解那些依赖于空间几何关系和拓扑结构的概念时。我的研究方向侧重于将群体智能应用于机器人集群的协同路径规划,这要求对智能体间的通信拓扑结构有非常直观的理解。然而,书中关于网络连接模型和信息传播效率的讨论,仅仅依赖于枯燥的数学符号和二维的流程图,完全没有利用三维可视化或动态仿真来辅助说明。比如,在描述“连通性”对群体收敛速度的影响时,我期望看到不同拓扑结构(如随机网络、小世界网络)下算法性能的对比性动画或截图,但这里只有静态的公式推导。这种对视觉辅助工具的忽视,极大地增加了理解复杂空间交互的难度。对于一个涉及物理实体和空间布局的领域而言,这种“纯文本”的处理方式无疑是一个巨大的障碍。它更像是一本为纯数学背景的读者准备的教材,而对于工程实践者来说,缺少了将理论与实际操作世界连接起来的桥梁。

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