Đang tải... (xem toàn văn)
Giải thuật di truyền và ứng dụng trong bài toán tối ưu hóa khẩu phần thức ăn chăn nuôi ( Luận văn thạc sĩ)Giải thuật di truyền và ứng dụng trong bài toán tối ưu hóa khẩu phần thức ăn chăn nuôi ( Luận văn thạc sĩ)Giải thuật di truyền và ứng dụng trong bài toán tối ưu hóa khẩu phần thức ăn chăn nuôi ( Luận văn thạc sĩ)Giải thuật di truyền và ứng dụng trong bài toán tối ưu hóa khẩu phần thức ăn chăn nuôi ( Luận văn thạc sĩ)Giải thuật di truyền và ứng dụng trong bài toán tối ưu hóa khẩu phần thức ăn chăn nuôi ( Luận văn thạc sĩ)
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG LỤC TRỌNG HIẾU GIẢI THUẬT DI TRUYỀN VÀ ỨNG DỤNG TRONG BÀI TỐN TỐI ƯU HĨA KHẨU PHẦN THỨC ĂN CHĂN NUÔI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Thái Ngun - 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG LỤC TRỌNG HIẾU GIẢI THUẬT DI TRUYỀN VÀ ỨNG DỤNG TRONG BÀI TỐN TỐI ƯU HĨA KHẨU PHẦN THỨC ĂN CHĂN NI CHUN NGÀNH: KHOA HỌC MÁY TÍNH MÃ SỐ : 60.48.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Phạm Thanh Hà Thái Ngun – n 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ i LỜI CẢM ƠN Trước hết cho tơi gửi lời cảm ơn chân thành đến tồn thể thầy cô giáo Viện Công nghệ Thông tin, tồn thể q Thầy Cơ trường Đại học Cơng nghệ Thơng tin & Truyền thơng tận tình dạy dỗ tận tình truyền đạt kiến thức quý báu tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình học tập, nghiên cứu thực luận văn Đặc biệt xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy giáo TS.Phạm Thanh Hà, Trưởng mơn Cơng nghệ phần mềm, Phó Trưởng khoa Công nghệ thông tin, Trường Đại học Giao thông vận tải - Hà Nội quan tâm hướng dẫn đưa gợi ý, góp ý, chỉnh sửa vơ q báu cho tơi q trình làm luận văn tốt nghiệp Xin gửi lời tri ân điều mà Thầy dành cho Cuối xin chân thành cảm ơn người bạn giúp đỡ, chia với suốt trình làm luận văn Thái Nguyên, tháng 04 năm 2014 Học viên thực Lục Trọng Hiếu Số hóa Trung tâm Học liệu ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình Thái Nguyên, ngày 12 tháng 04 năm 2014 Tác giả luận văn Lục Trọng Hiếu Số hóa Trung tâm Học lieäu ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ iii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Minh họa trình chọn lọc Bảng 1.2 Minh họa trình lai ghép Bảng 2.1 Minh họa trình đột biến 23 Bảng 2.2 Các vị trí đột biến 24 Bảng 3.1: Bảng dinh dưỡng thời kỳ nuôi 38 Bảng 3.2 Bảng ví dụ chất dinh dưỡng cần thiết cho lợn 39 Bảng 3.3: Thành phần thức ăn thường sử dụng cho lợn 40 Số hóa Trung tâm Học liệu ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ iv DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ lai ghép điểm cắt Hình 2.1 Minh họa bánh xe rulet 13 Hình 2.2 Biểu diễn giá trị Số hóa Trung tâm Học liệu 29 ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ v MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương 1.CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ GIẢI THUẬT DI TRUYỀN 1.1 Mở đầu 1.2 Các khái niệm giải thuật di truyền 1.2.1 Giới thiệu chung 1.2.2 Giải thuật di truyền đơn giản Chương 2.VẤN ĐỀ BIỂU DIỄN NHIỄM SẮC THỂ TRONG GIẢI THUẬT DI TRUYỀN 11 2.1 Phương pháp biểu diễn nhiễm sắc thể mã hóa nhị phân 11 2.2 Giải thuật di truyền với biểu diễn thực 26 2.2.1 Biểu diễn nhiễm sắc thể số thực 26 2.2.2 Nhóm tốn tử đột biến 27 2.2.3 Nhóm tốn tử lai tạo 29 2.3 Giải thuật di truyền với biểu diễn nhiễm sắc thể mã hóa ký tự 32 2.3.1 Bài toán người du lịch 32 2.3.2 Mã hóa ký tự kỹ thuật ghéo chép 32 Chương 3.ỨNG DỤNG GIẢI THUẬT DI TRUYỀN TRONG BÀI TỐN TỐI ƯU HĨA KHẨU PHẦN THỨC ĂN CHĂN NUÔI 37 3.1 Bài tốn tối ưu hóa phần thức ăn chăn nuôi 37 3.2 Vấn đề tối ưu số xử lý ràng buộc 43 3.2.1 Bài toán tối ưu số 43 3.2.2 Đột biến đồng dạng 47 3.2.3 Đột biến biên 47 3.3.1 Đột biến không đồng dạng 47 3.3.2 Lai số học 48 3.3.3 Lai đơn giản 48 Số hóa Trung tâm Học liệu ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ vi 3.4 Ứng dụng giải thuật di truyền xác định phần thức ăn chăn nuôi49 3.4.1 Xác định hàm mục tiêu ràng buộc 49 3.4.2 Xây dựng giải thuật di truyền tối ưu hóa phần thức ăn lợn 51 3.4.3 Kết thử nghiệm 61 KẾT LUẬN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 Số hóa Trung tâm Học liệu ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ PHẦN MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Trong trang trại nuôi lợn, chăn ni lợn có hiệu lợi nhuận phụ thuộc vào hiểu biết môi trường, y tế, quản lý, dinh dưỡng Tuy nhiên, thực ăn gia súc chiếm từ 60 đến 70% tổng chi phí chăn ni lợn [5] Vì chăn ni công nghiệp, hầu hết trang trại cần phải lập phần thức ăn cho lợn rẻ tốt Năng lượng, chất béo, protein, khoáng chất vitamin phải cung cấp cân để đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn dinh dưỡng lợn Ngoài ra, số trang trại ni lợn có loại lợn ni khác cần chế độ dinh dưỡng khác [5,6] Bài toán lập phần thức ăn cho lợn toán tối ưu giá thành phải đảm bảo tiêu chuẩn dinh dưỡng Xét tổng thể toán tối ưu với nhiều ràng buộc Giải thuật di truyền kỹ thuật tìm kiếm tối ưu giúp ta giải vấn đề đặt trên, cho phép ta tìm kiếm lời giải tối ưu không gian lớn, nguyên tắc giải thuật di truyền mơ q trình chọn lọc tự nhiên Cho đến lĩnh vực nghiên cứu giải thuật di truyền thu nhiều thành tựu, giải thuật di truyền ứng dụng nhiều lĩnh vực phức tạp, vấn đề khó giải phương pháp thông thường [3,4] Với khả tiềm tàng giải thuật di truyền động lực lý để tác giả chọn đề tài “Giải thuật di truyền ứng dụng tốn tối ưu hóa phần thức ăn chăn nuôi” Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu khái niệm giải thuật di truyền Số hóa Trung tâm Học liệu ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ - Nghiên cứu số phương pháp biểu diễn nhiễm sắc thể giải thuật di truyền toán tử di truyền tương ứng - Ứng dụng giải thuật di truyền để giải toán tối ưu hóa phần thức ăn chăn ni Phạm vi đề tài - Nghiên cứu khái niệm giải thuật di truyền - Nghiên cứu giải thuật di truyền sử dụng phương pháp biểu diễn nhiễm sắc thể mã hóa nhị phân tốn tử di truyền tương ứng - Nghiên cứu giải thuật di truyền sử dụng phương pháp biểu diễn nhiễm sắc thể mã hóa số thực tốn tử di truyền tương ứng - Ứng dụng giải thuật di truyền để giải tốn tối ưu hóa phần thức ăn chăn nuôi Phương pháp nghiên cứu + Nghiên cứu tài liệu, báo tạp chí internet viết tổng quan để nắm vững nội dung lý thuyết chuyên ngành khả ứng dụng + Nghiên cứu so sánh tìm khác biệt cách tiếp cận, phương pháp lập luận làm sở cho việc đề xuất giải pháp đề tài + Lập trình mơ thuật tốn máy tính để thuận lợi nghiên cứu hiệu phương pháp Số hóa Trung tâm Học liệu ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ ... biểu di n nhiễm sắc thể giải thuật di truyền toán tử di truyền tương ứng - Ứng dụng giải thuật di truyền để giải tốn tối ưu hóa phần thức ăn chăn nuôi Phạm vi đề tài - Nghiên cứu khái niệm giải thuật. .. TRUYỀN TRONG BÀI TOÁN TỐI ƯU HĨA KHẨU PHẦN THỨC ĂN CHĂN NI 37 3.1 Bài tốn tối ưu hóa phần thức ăn chăn nuôi 37 3.2 Vấn đề tối ưu số xử lý ràng buộc 43 3.2.1 Bài toán tối ưu số ... THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG LỤC TRỌNG HIẾU GIẢI THUẬT DI TRUYỀN VÀ ỨNG DỤNG TRONG BÀI TỐN TỐI ƯU HĨA KHẨU PHẦN THỨC ĂN CHĂN NUÔI CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÁY TÍNH MÃ SỐ : 60.48.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ