روش‌هاي فرا ابتكاري (Metaheuristic) برگرفته از طبيعت

3 – معرفي

در سال‌هاي اخير يكي از مهمترين و اميدبخش‌ترين تحقيقات، «روش‌هاي ابتكاري برگرفته از طبيعت» بوده است؛ اين روش‌ها شباهت‌هايي با سيستم‌هاي اجتماعي و يا طبيعي دارند. كاربرد ‌آنها برگرفته از روش‌هاي ابتكاري پيوسته می‌باشد كه در حل مسائل مشكل تركيبي (NP-Hard) نتايج بسيار خوبی داشته است.

در ابتدا با تعريفي از طبيعت و طبيعي بودن روش‌ها شروع مي‌كنيم؛ روش‌ها برگرفته از فيزيك، زيست‌شناسي و جامعه‌شناسي هستند و به شكل زير تشكيل شده‌اند:

  • استفاده از تعداد مشخصي از سعي‌ها و كوشش‌هاي تكراري
  • استفاده از يك يا چند عامل (نرون، خرده‌ريز، كروموزوم، مورچه و غيره)
  • عمليات (در حالت چند عاملي) با يك سازوکار همكاري ـ رقابت
  • ايجاد روش‌هاي خود تغييري و خود تبديلي

طبيعت داراي دو تدبير بزرگ مي‌باشد:

  • انتخاب پاداش براي خصوصيات فردي قوي و جزا براي فرد ضعيف‌تر؛
  • جهش كه معرفي اعضای تصادفي و امکان تولد فرد جديد را ميسر می‌سازد.

به طور كلي دو وضعيت وجود دارد كه در روش‌هاي ابتكاري برگرفته از طبيعت ديده مي‌شود، يكي انتخاب و ديگري جهش. انتخاب ايده‌اي مبنا براي بهينه‌سازي و جهش ايده‌اي مبنا براي جستجوي پيوسته مي‌باشد.

از خصوصيات روش‌هاي ابتكاري برگرفته از طبيعت، مي‌توان به موارد زير اشاره كرد:

  • پديده‌اي حقيقي در طبيعت را مدل‌سازي مي‌كنند.
  • بدون قطع مي‌باشند.
  • اغلب بدون شرط تركيبي همانند (عامل‌هاي متعدد) را معرفي مي‌نمايند.
  • تطبيق‌پذير هستند.

خصوصيات بالا باعث رفتاري معقول در جهت تأمين هوشمندي مي‌شود. تعريف هوشمندي نيز عبارت است از قدرت حل مسائل مشكل؛ بنابراين هوشمندي به حل مناسب مسائل بهينه‌سازي تركيبي منجر می‌شود.