第九章 天牛须搜索算法九.1 基本天牛须搜索图 1(a)所示的长角天牛是天牛科的一种，其特性是触角非常长，普通和天牛的身体同样长，甚至更长。天牛家族组员众多，共有 26,000 多个物种。它们中的大多数都有长长的触角。普通由多个嗅觉感受器细胞构成的触角构造，在特定物种中往往是独特的，而这类传感系统的功效仍在研讨中。然而，这种大型触角的两个基本功效是与猎物的气味结合，并获得潜在的适宜伴侣的性信息素，其中大触角能够扩大探测区域。另外，大触角也能够作为一种保护预警机制。 （a） （b）图 1 长角天牛及其使用长触角的搜索行为。（a）长角天牛。（b）长角天牛运用长触角进行搜索，其中黑色线表达气味的传输，蓝色线表达天牛的轨迹。我们懂得，天牛在捕食或寻找配偶时，会摆动身体一侧的每根触角来接受气味。也就是说 ，天牛用两根触角随机探索附近的区域。另外，当一侧的触角探测到更高浓度的气味时，天牛会转向同一方向，否则就会转向另一侧。如图 1(b)所示，这两个因素结合在一起，使得大多数天牛能够捕食或者寻找配偶，这启发我们设计一种元启发式优化算法。基于这两个方面，Li Shuai和 Jiang Xiangyuan[1] 提 出 了 天 牛 须 搜 索 算 法 （ Beetle Antennae Search Algorithm，BAS），其伪代码以下：Input：建立目的函数 f(xt)，其中变量 xt=[x1,x2,...,xi]T，初始化参数 x0，d0，δ0。Output：xbst，fbst。while (t fbst thenf(xt)= f(xt)，xbst=xt；分别使用下降函数(4)和(5)更新感知参数 d 和步长 δ；return xbst，fbst。通过将双触角天牛的搜索行为与待优化的目的函数有关联，能够构造出新的优化算法。接下来，将概述 BAS 算法的形式化体现，然后具体讨论其实现。为了便于阐明，使用 xt表达 t 时刻天牛的位置，则位置 x 处的气味浓度为 f(x)，也称为适应度函数，其最大值的位置对应于气味的源点。为了简朴描述 BAS 算法，现在使用下列两条受到触角天牛搜索行为（涉及搜素行为和探测行为）启发的规则。注意，天牛为探索未知的环境是随机进行搜索的。第一，为了对天牛的搜索行为进行建模，提出了以下描述天牛搜索的随机方向：（1）其中 rnd(.)表达随机函数，k 代表位置的维度。另外，还分别提出了左右两侧的搜索行为，以...
