2. Bacterial Foraging Optimization

2. Bacterial Foraging Optimization Algorithm (BFOA)
E. coli bacteria exist in intestines of most animals on the earth. E. coli bacterium has a control
system, which directs its behaviors in food foraging. Biological studies show that the foraging process
includes four steps: (1) search for a possible food region, (2) decide to whether or not enter into the
possible food region, (3) perform a careful search if it enters into a new region, (4) decide to either
keep stay in the current region or emigrate into a new and more ideal region, after they consume some
food in the current region. To mimic the aforementioned biological principles shown in the foraging
behavior of E. coli bacteria, Passino (2002) presented BFOA for distributed optimization and control.
An optimization period of BFOA consists of three events (Wu et al. 2007): chemotaxis event,
reproduction event and elimination and dispersal event (Passino, 2002). These events are illustrated as
follows:
2.1.Chemotaxis event: When all the flagella of bacteria sway counterclockwise, the E. coli bacteria
move forward; and when all the flagella sway clockwise, the E. coli bacteria slow down and tumble in
its place (Wu et al. 2007). And a result of these two behaviors bacteria take step called chemotactic
step (Passino, 2002). In BFOA, the formula of direction change is given as follows:
θ
i
(j+1,k,l) = θi
(j,k,l)+C(i)φ(j) (1)
where θ
i
(j, k, l) stands for the current position of the ith individual; j, k and l indicate for the numbers
of chemotaxis events, reproduction iterations and elimination and dispersal events, respectively; φ(j)
stands for the new advancing direction decided by flagella swaying and C(i) for the step length.
2.2.Reproduction event: To keep the population size constant, a portion of bacteria with superior
foraging strategies are reproduced to take the places of removed ones. The reproduction event is
fulfilled as follows: Let the population size is S, the number of bacteria to be removed is defined as Sr
= S / 2. Firstly, rank all of the individuals regarding to evaluations of their positions, and then remove
out the last half (Sr) individuals and reproduce one copy for each of the residual half (Sr) ones to keep
a constant population size (Wu et al. 2007).
2.3.Elimination and dispersal event: Some factors possibly cause gradual or sudden changes of the
population. The population changes might include that all bacteria in the current region are killed or
part of them move to a new region. The elimination and dispersal event is an evolution operation
designed to imitate this biological process and triggered with probability Ped. If certain individual
satisfies the dispersal condition, it should be deleted and then a new individual should be generated.
This operation means that the individual moves to a new position. The procedure of solving
optimization problem with bacterial foraging includes: (1) encoding the solution of the problem, (2)
designing the evaluation function, (3) generating the initial population, (4) optimizing the objective
function by the interaction of individuals(Wu et al. 2007). There are three loops of optimization in the
algorithm. The outer loop is elimination and dispersal event, the middle loop is reproduction event and
the inner loop is chemotaxis event. The inner loop, chemotaxis event, is the core of the three loops. It
corresponds to the direction selection scheme which is the central step employed by a living creature
to search food and in charge of the decisions that whether or not enter into a new region, how long
does the individual stay in the current region, which direction should be selected in the next move.
These decisions mean that the chemotaxis event has important influence to the algorithm convergence.
The detailed survey of BFOA study can be found in Passino (2002).

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

2. แบคทีเรียพวกปรับอัลกอริทึม (BFOA)แบคทีเรีย e. coli ในลำไส้ของสัตว์มากที่สุดในโลกกัน แบคทีเรีย e. coli มีตัวควบคุมระบบ การกำหนดลักษณะของอาหารพวก ชีวภาพการศึกษาแสดงว่าการที่อกประกอบด้วยขั้นตอนที่ 4: (1) ค้นหาบริเวณอาหารได้ (2) การตัดสินใจหรือไม่เข้าอาหารสุดภูมิภาค, (3) ทำการค้นหาระวังถ้าจะป้อนเข้าสู่ภูมิภาคใหม่, (4) ตัดสินใจอย่างใดอย่างหนึ่งให้อยู่ในบริเวณปัจจุบัน หรือ emigrate ในภูมิภาคใหม่ และเหมาะมาก หลังจากที่พวกเขาใช้บางอาหารในภูมิภาคปัจจุบัน เพื่อเลียนแบบหลักการชีวภาพดังกล่าวแสดงในพวกลักษณะการทำงานของแบคทีเรีย E. coli, Passino (2002) แสดง BFOA เพิ่มประสิทธิภาพการกระจายการควบคุมรอบระยะเวลาในการเพิ่มประสิทธิภาพของ BFOA ประกอบด้วย 3 กิจกรรม (Wu et al. 2007): chemotaxis เหตุการณ์เหตุการณ์ซ้ำและตัดออกและ dispersal เหตุการณ์ (Passino, 2002) เหตุการณ์เหล่านี้จะแสดงเป็นดังนี้:เหตุการณ์ 2.1.Chemotaxis: เมื่อทั้งหมด flagella ของแบคทีเรียเอนเอียงทวนเข็มนาฬิกา แบคทีเรีย E. coliย้ายไปข้างหน้า และเมื่อทั้งหมด flagella เอนเอียงตามเข็มนาฬิกา แบคทีเรีย E. coli ทำให้ช้าลง และเกลือกกลิ้งในสถานที่ (Wu et al. 2007) และผลของแบคทีเรียเหล่านี้ทำงานสองขั้นตอนที่เรียกว่า chemotacticขั้นตอน (Passino, 2002) ใน BFOA สูตรการเปลี่ยนแปลงทิศทางถูกกำหนดเป็นดังนี้:Θฉัน(เจ + 1, k, l) = θi(j,k,l)+C(i)φ(j) (1)ที่θฉัน(j, k, l) หมายถึงตำแหน่งของบุคคลระยะ j, k และ l ที่ระบุสำหรับหมายเลขchemotaxis ทำซ้ำ และตัดออกและ dispersal เหตุการณ์ ลำดับ Φ(j)หมายถึงทิศทาง advancing ใหม่ตัดสินใจ โดย flagella ห้อมและ C(i) สำหรับความยาวของขั้นตอนเหตุการณ์ 2.2.Reproduction: ให้คงขนาดประชากร ส่วนของแบคทีเรียด้วยห้องซูพีเรียพิมพ์อกกลยุทธ์จะใช้สถานที่คนเอา งานการทำซ้ำดำเนินการดังนี้: ให้ขนาดประชากร S จำนวนแบคทีเรียถูกลบถูกกำหนดเป็น Sr= S / 2 ประการแรก จัดอันดับทั้งหมดของบุคคลที่เกี่ยวข้องเพื่อประเมินตำแหน่งของพวกเขา และเอาออกแล้วบุคคล (Sr) ครึ่งล่าสุดออก และทำซ้ำสำเนาสำหรับแต่ละครึ่งเหลือ (Sr) ที่ให้ขนาดประชากรคงที่ (Wu et al. 2007)เหตุการณ์ 2.3.Elimination และ dispersal: ปัจจัยบางอย่างอาจทำให้เกิดเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลัน หรือสมดุลของการประชากร การเปลี่ยนแปลงประชากรอาจมีแบคทีเรียทั้งหมดในภูมิภาคปัจจุบันจะฆ่า หรือส่วนหนึ่งของพวกเขาย้ายไปภูมิภาคใหม่ เหตุการณ์ตัดออกและ dispersal เป็นการดำเนินการของวิวัฒนาการออกแบบมาเพื่อเลียนแบบชีวภาพนี้กระบวนการ และทริกเกอร์ มีความน่าเป็น Ped ถ้าบางละเป็นไปตามเงื่อนไข dispersal ควรจะลบ และควรสร้างบุคคลใหม่แล้วการดำเนินการนี้หมายความ ว่า บุคคลที่ย้ายไปยังตำแหน่งใหม่ ขั้นตอนของการแก้มีปัญหาการปรับให้เหมาะสมกับพวกแบคทีเรีย: (1) การแก้ปัญหาของปัญหา การเข้ารหัส (2ออกแบบประเมินฟังก์ชัน, (3) สร้างเริ่มต้นประชากร, (4) วัตถุประสงค์การเพิ่มประสิทธิภาพฟังก์ชัน โดยการโต้ตอบของบุคคล (Wu et al. 2007) มีวนรอบสามของการเพิ่มประสิทธิภาพในการอัลกอริทึมการ ลูปภายนอกตัดออก และเหตุการณ์ dispersal วงกลางเป็นเหตุการณ์ซ้ำ และลูปภายใน chemotaxis เหตุการณ์ได้ ภายในลูป chemotaxis เหตุการณ์ หลักของการวนรอบที่สามได้ มันสอดคล้องกับแผนการเลือกทิศทางซึ่งเป็นขั้นกลางที่ว่าสิ่งมีชีวิตอยู่อาศัยการค้นหาอาหารและ ชอบการตัดสินใจที่ว่าหรือไม่เข้าภาคใหม่ ระยะไม่เข้าพักแต่ละภูมิภาคปัจจุบัน ทิศทางที่ควรเลือกในถัดไปตัดสินใจเหล่านี้หมายความ ว่า เหตุการณ์ chemotaxis มีอิทธิพลสำคัญกับการบรรจบกันของอัลกอริทึมสำรวจรายละเอียดของการศึกษา BFOA สามารถพบได้ใน Passino (2002)

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

2. แบคทีเรียจับเหยื่อการเพิ่มประสิทธิภาพขั้นตอนวิธี (BFOA)
อี แบคทีเรียที่มีอยู่ในลำไส้ของสัตว์มากที่สุดในโลก E. coli แบคทีเรียมีการควบคุม
ระบบที่นำพฤติกรรมในการหาอาหารอาหาร การศึกษาทางชีววิทยาแสดงให้เห็นว่ากระบวนการหาอาหาร
รวมถึงสี่ขั้นตอนคือ (1) การค้นหาสำหรับภูมิภาคอาหารที่เป็นไปได้ (2) ตัดสินใจไปหรือไม่ใส่ลงไปใน
ภูมิภาคอาหารที่เป็นไปได้ (3) ดำเนินการค้นหาระมัดระวังถ้ามันเข้าสู่ภูมิภาคใหม่ (4) จะตัดสินใจอย่างใดอย่างหนึ่ง
ให้เข้าพักในภูมิภาคปัจจุบันหรืออพยพเข้ามาในภูมิภาคใหม่ ๆ และเหมาะมากหลังจากที่พวกเขากินบาง
อาหารในภูมิภาคปัจจุบัน เพื่อเลียนแบบหลักการทางชีวภาพดังกล่าวแสดงให้เห็นในการจับเหยื่อ
พฤติกรรมของแบคทีเรียอี, Passino (2002) นำเสนอ BFOA สำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายและการควบคุม.
ระยะเวลาการเพิ่มประสิทธิภาพของ BFOA ประกอบด้วยสามเหตุการณ์ (Wu et al, 2007.) chemotaxis เหตุการณ์
สืบพันธุ์ เหตุการณ์และการกำจัดและเหตุการณ์การกระจาย (Passino, 2002) เหตุการณ์เหล่านี้จะแสดงเป็น
ดังนี้
2.1.Chemotaxis เหตุการณ์: เมื่อทุก flagella ของแบคทีเรียแกว่งทวนแบคทีเรียอี
ก้าวไปข้างหน้า; และเมื่อทุกแกว่งไปแกว่งมา flagella ตามเข็มนาฬิกา, E. ​​coli แบคทีเรียช้าลงและเกลือกกลิ้งใน
สถานที่ (Wu et al. 2007) และผลของทั้งสองแบคทีเรียพฤติกรรมการใช้ขั้นตอนที่เรียกว่า chemotactic
ขั้นตอน (Passino, 2002) ใน BFOA สูตรของการเปลี่ยนแปลงทิศทางที่จะได้รับดังนี้
θ
ฉัน
(ญ + 1, K, L) = θi
(J, K, L) + C (i) φ (ญ) (1)
ที่θ
ฉัน
(ญ , K, L) ย่อมาจากตำแหน่งปัจจุบันของแต่ละบุคคลที่ i; J, K และ L บ่งชี้สำหรับตัวเลข
ของเหตุการณ์โมซ้ำสืบพันธุ์และการกำจัดและการจัดกิจกรรมการกระจายตามลำดับ; φ (ญ)
ย่อมาจากความก้าวหน้าในทิศทางใหม่ตัดสินใจโดยโยก flagella และ C (i) ความยาวขั้นตอน.
2.2.Reproduction เหตุการณ์: เพื่อให้ขนาดของประชากรคงเป็นส่วนหนึ่งของแบคทีเรียที่มีเหนือกว่า
กลยุทธ์การหาอาหารจะทำซ้ำที่จะใช้สถานที่ ของคนที่ถูกลบออก มีการจัดกิจกรรมการสืบพันธุ์
ปฏิบัติตามดังนี้: Let ขนาดประชากรที่อยู่ S จำนวนของแบคทีเรียจะถูกลบออกถูกกำหนดให้เป็น Sr
= S / 2 ประการแรกการจัดอันดับทั้งหมดของบุคคลที่เกี่ยวกับการประเมินผลของตำแหน่งของพวกเขาและเอา
ออก ครึ่งหลัง (SR) ประชาชนและสำเนาทำซ้ำสำหรับแต่ละครึ่งที่เหลือ (SR) คนที่จะทำให้
ขนาดของประชากรคงที่ (Wu et al, 2007.).
2.3.Elimination และเหตุการณ์การกระจาย: ปัจจัยบางประการที่อาจจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปหรือฉับพลันของ
ประชากร การเปลี่ยนแปลงประชากรอาจรวมถึงว่าแบคทีเรียทั้งหมดในภูมิภาคปัจจุบันถูกฆ่าหรือ
เป็นส่วนหนึ่งของพวกเขาย้ายไปยังพื้นที่ใหม่ เหตุการณ์การกำจัดและกระจายเป็นงานวิวัฒนาการ
การออกแบบมาเพื่อเลียนแบบกระบวนการทางชีวภาพนี้และเรียกเป็ดกับความน่าจะเป็น หากบุคคลบางอย่าง
ตอบสนองสภาพการกระจายมันควรจะถูกลบแล้วแต่ละคนใหม่ควรจะสร้าง.
การดำเนินการนี้หมายความว่าการเคลื่อนไหวของแต่ละบุคคลไปยังตำแหน่งใหม่ ขั้นตอนของการแก้
ปัญหาการเพิ่มประสิทธิภาพด้วยการหาอาหารของแบคทีเรียรวมถึง: (1) การเข้ารหัสการแก้ปัญหาที่เกิดขึ้น (2)
การออกแบบฟังก์ชั่นการประเมินผล (3) การสร้างประชากรครั้งแรก (4) การเพิ่มประสิทธิภาพวัตถุประสงค์
ฟังก์ชั่นโดยการทำงานร่วมกันของบุคคล ( Wu et al. 2007) มีสามลูปของการเพิ่มประสิทธิภาพอยู่ใน
ขั้นตอนวิธี ด้านนอกเป็นห่วงการกำจัดและเหตุการณ์กระจายวงกลางเป็นเหตุการณ์การสืบพันธุ์และการ
ห่วงด้านในเป็นเหตุการณ์ chemotaxis ห่วงภายในเหตุการณ์ chemotaxis เป็นหลักของสามลูป มัน
สอดคล้องกับทิศทางรูปแบบการเลือกซึ่งเป็นขั้นตอนกลางว่าจ้างโดยสิ่งมีชีวิต
ในการค้นหาอาหารและค่าใช้จ่ายในการตัดสินใจที่ว่าหรือไม่เข้าสู่ภูมิภาคใหม่นานแค่ไหนที่
จะเข้าพักในแต่ละภูมิภาคในปัจจุบันทิศทางที่ควร ได้รับการคัดเลือกในการย้ายไป.
การตัดสินใจเหล่านี้หมายความว่าเหตุการณ์ chemotaxis มีอิทธิพลสำคัญในการคอนเวอร์เจนซ์อัลกอริทึม.
สำรวจรายละเอียดของการศึกษา BFOA สามารถพบได้ใน Passino (2002)

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

2 . ขั้นตอนวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพ ( เช่นแบคทีเรีย E . coli แบคทีเรีย bfoa )
อยู่ในลำไส้ของสัตว์มากที่สุดในโลก E . coli แบคทีเรียมีระบบควบคุม
ซึ่งชี้นำพฤติกรรมของมันในอาหารเช่น . การศึกษาแสดงให้เห็นว่ากระบวนการทางชีวภาพเช่น
รวมถึงสี่ขั้นตอน : ( 1 ) ค้นหาภูมิภาคอาหารเป็นไปได้ ( 2 ) ตัดสินใจหรือไม่เข้า
ภูมิภาคอาหารที่เป็นไปได้( 3 ) ดำเนินการค้นหาระวังถ้ามันเข้าสู่ภูมิภาคใหม่ๆ ( 4 ) ตัดสินใจให้
ให้อยู่ในพื้นที่ปัจจุบันหรืออพยพสู่ภูมิภาคใหม่และอุดมคติมากขึ้น หลังจากที่พวกเขากินบาง
อาหารในภูมิภาคในปัจจุบัน การเลียนแบบดังกล่าวทางชีวภาพหลักที่แสดงในการหาอาหารพฤติกรรมของ E . coli แบคทีเรีย passino ( 2002 ) เสนอ bfoa กระจาย
เพิ่มประสิทธิภาพและการควบคุมการเพิ่มระยะเวลา bfoa ประกอบด้วยสามเหตุการณ์ ( Wu et al . 2550 ) : chemotaxis เหตุการณ์
เหตุการณ์การสืบพันธุ์และการกระจายและเหตุการณ์ ( passino , 2002 ) เหตุการณ์เหล่านี้จะแสดงเป็นดังนี้ :

2.1.chemotaxis เหตุการณ์ : เมื่อทั้งหมดแฟลกเจลลาของแบคทีเรียแกว่งยมล , E . coli แบคทีเรีย
ย้ายไปข้างหน้า และเมื่อทั้งหมดแฟลกเจลลาพลิ้วไหวตามเข็มนาฬิกา , Eโคไลแบคทีเรียช้าลงและเกลือกกลิ้งใน
สถานที่ ( Wu et al . 2007 ) และผลของพฤติกรรมเหล่านี้สองขั้นตอนที่เรียกว่าแบคทีเรีย chemotactic
ขั้นตอน ( passino , 2002 ) ใน bfoa สูตรของทิศทางการเปลี่ยนแปลงจะได้รับดังนี้ θ

ผม
( J , K , L ) = θผม
( J , K , L ) C ( I ) φ ( J ) ( 1 )


ผมที่θ ( J , K , L ) ยืนสำหรับ ตำแหน่งปัจจุบันของ อ. แต่ละคน ; J , K และ L บ่งชี้สำหรับตัวเลข
เหตุการณ์ของข้อตกลงรอบการสืบพันธุ์และการกระจาย , และเหตุการณ์ตามลำดับ ; φ ( J )
หมายถึงทิศทางใหม่ก้าวหน้าตัดสินใจโดยแฟลกเจลลาไหวและ C ( I ) สำหรับขั้นตอนความยาว .
2.2.reproduction เหตุการณ์ : เพื่อให้ประชากรขนาดคงที่ ส่วนแบคทีเรียที่เหนือกว่าเช่นการทำซ้ำ
เอา สถานที่ออกที่ ภาพเหตุการณ์
ทำดังนี้ ให้ขนาดประชากรเป็นจำนวนของแบคทีเรียจะถูกเอาออก หมายถึง SR
= s / 2 คือ ตำแหน่งของบุคคลในการวัดตำแหน่งของพวกเขาและเอา
ออกครึ่งหลัง ( SR ) บุคคลและทำซ้ำคัดลอกหนึ่งของแต่ละครึ่งเหลือ ( SR ) ที่ให้
ขนาดประชากรคงที่ ( Wu et al . 2007 ) .
2.3การกระจายงานและปัจจัยบางประการที่อาจจะก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างค่อยเป็นค่อยไป หรืออย่างฉับพลันของ
ประชากร ประชากรเปลี่ยนแปลง อาจรวมถึงแบคทีเรียทั้งหมดในภูมิภาค ปัจจุบันถูกฆ่าหรือ
ส่วนหนึ่งของพวกเขาย้ายไปยังพื้นที่ใหม่ การกระจายงานและเป็นวิวัฒนาการผ่าตัด
ออกแบบมาเพื่อเลียนแบบกระบวนการทางชีวภาพและทริกเกอร์กับความน่าจะเป็นเป็ด . ถ้า
บุคคลบางระบบกระจายภาพมันควรจะถูกลบแล้วบุคคลใหม่ควรจะสร้างขึ้น .
งานนี้หมายความว่าแต่ละย้ายไปยังตำแหน่งใหม่ ขั้นตอนการแก้ไขปัญหาที่เหมาะสมกับแบคทีเรีย
เช่นรวมถึง : ( 1 ) การแก้ไขปัญหาการเข้ารหัส ( 2 )
ออกแบบฟังก์ชันการประเมินผล ( 3 ) การสร้างประชากรเริ่มต้น ( 4 ) การเพิ่มวัตถุประสงค์
ฟังก์ชันโดยการปฏิสัมพันธ์ของบุคคล ( Wu et al . 2007 ) มี 3 ลูปของการเพิ่มประสิทธิภาพใน
ขั้นตอนวิธี ห่วงด้านนอกจะขจัดและกระจายงาน ห่วงกลางเป็นเหตุการณ์และการสืบพันธุ์
วงภายในข้อตกลงในครั้งนี้ ภายในวง ข้อตกลงในครั้งนี้ คือ หลักของ 3 ลูป มัน
สอดคล้องกับทิศทางการเลือกโครงการที่เป็นกลาง ขั้นตอนการจ้างงาน โดยสิ่งมีชีวิต
เพื่อค้นหาอาหารและรับผิดชอบในการตัดสินใจว่าเข้าไปในเขตใหม่ อีกนาน
ไม่อยู่ในแต่ละภูมิภาค ปัจจุบัน ทิศทางที่ควรเลือกในการย้ายต่อไป
การตัดสินใจเหล่านี้หมายความว่าข้อตกลงกิจกรรมสำคัญมีอิทธิพลต่อขั้นตอนวิธีการ Convergence
สำรวจรายละเอียดของ bfoa ศึกษาสามารถพบได้ใน passino ( 2002 )