SIA: Swarm Intelligence Algorithms

الگوریتم های هوش جمعی

SIA: Swarm Intelligence Algorithms

الگوریتم های هوش جمعی

خودسازماندهی در هوش جمعی چیست؟

 


هوش جمعی چیست؟

این مفهوم از هوش جمعی گروهی از عوامل ساده ظهور پیدا می کند. مثال های کلی از هوش جمعی مانند غذا خوردن گروهی حشرات اجتماعی، حمل و نقل مشارکتی، تقسیم کار، لانه سازی حشرات اجتماعی و مرتب سازی و خوشه بندی جمعی. مثال های عینی تر از هوش جمعی لانه سازی زنبورهای اجتماعی، دفاع گروهی زنبور عسل و زندگی و غذا خوردن مورچه ها.

به منظور طراحی هوش جمعی در فناوری اطلاعات نیاز به شناسایی تحولات و تغییرات، درک به معنی مدلسازی کامپیوتری از زنیست جمعی و گروهی، مهندسی به معنی ساده سازی و تنظیم مدل برای برنامه های کاربری کامپیوتری.

تعریف خودسازماندهی:

یکی از اصول اصلی هوش جمعی خود سازماندهی می باشد که در سال 1999 بونابیو و همکارانش تعریف خودسازماندهی را در هوش جمعی به صورت زیر تعریف کرده اند: خودسازماندهی یک مجموعه ای از مکانیزم های پویا می باشد که به موجب آن ساختارها در سطح جهانی ظهور پیدا می کند که تعامل آنها در سطح پایین مولفه ها رخ می دهد.

چهار اصل از خود سازماندهی عبارت است از:

  1. بازخورد مثبت (تقویت)
  2. بازخورد منفی (به منظور ایجاد تعادل و ثبات)
  3. تقویت نوسانات (غیر تصادفی، خطاها، حرکت تصادفی)
  4. تعاملات چندگانه

ویژگی های سیستم های خود سازمان یافته

  1. ساختاری است که با وضعیت همگن اولیه ظهور پیدا می کند.
  2. همزیستی پایدار چندگانه که از حالت های پایدار متعدد تشکیل شده است.
  3. حالت انتقال با تغییر قابل توجهی از رفتار سیستم رخ می دهد.  

در ادامه سه مثال از خودسازماندهی در هوش جمعی همراه با تصویر به نمایش در آمده است.

غذا خوردن مورچه ها:

در شکل 1 نحوه غذا خوردن مورچه به کمک مسیرهای فرومونی به تصویر کشیده شده است.


شکل 1 : نحوه غذا خوردن موچه ها به کمک مسیرهای فرومونی

خود سازماندهی در شبیه سازی موریانه

همان طور که در شکل 2 نشان داده شده است ((Mitchel Resnick, 1994) عملکرد  شبیه سازی موریانه شامل مراحل ذیل می باشد:

جمعیت اولیه موریانه ها شروع به حرکت تصادفی می کنند اگر با قطعه چوبی برخورد کردند اگر آن قطعه مناسب آنها باشد تصمیم می گیرند که قطعه را بخورند یا اینکه آن را به دوش بکشند و مل کنند. در نهایت در هر مرحله می توانند به پیاده روی تصادفی خود ادامه دهند.


شکل2: شبیه سازی عملکرد موریانه

در شکل 3 نمودار حرکت موریانه ها شبیه سازی شده است. (Mitchel Resnick, 1994)

شکل3 : نمودار شبیه سازی عملکرد موریانه

خود سازماندهی در ساختمان لانه زنبور عسل

 

همان طور که در شکل 4 نشان داده شده است ملکه زنبورها به طور تصادفی روی شانه ها حرکت می کند. عسل و گرده به طور تصادفی روی سلول های خالی ذخیره می شوند. عسل چهار برابر گرده در کندو تولید می شود. حذف عسل و گرده با تعداد سلول های محیطی که شامل نوزادان زنبور عسل می باشد. نسبت حذف عسل 0.95 و گرده 0.6 می باشد، متناسب است.


شکل4 : خودسازماندهی در ساختمان لانه زنبور عسل

شبیه سازی ساختمان لانه زنبور عسل به صورت شکل 6 می باشد. که در آن همان طور که در شکل 5 نشان داده شده است منظور از خانه های سفید، کمی تیره، تیره کامل و دایره مشکی در داخل هر سلول به ترتیب نشان دهنده سلول خالی، عسل، گرده و نوزادان زنبور عسل می باشد.

شکل5: نمایش سلول های ساختمان لانه زنبور عسل

 



شکل 6:مراحل شبیه سازی ساختمان لانه زنبور عسل

منابع:

[1]. Thiemo Krink,” Swarm Intelligence -Introduction”, EVALife Group, Dept. of Computer Science, University of Aarhus.