在MAX-MIN蚂蚁系统(MMAS)中,如果最佳解尚未找到,初始信息素如何依赖于最佳解?

我正在学习如何将MAX-MIN蚂蚁系统添加到我当前的蚂蚁系统中。根据我所阅读的内容,试验信息素被初始化为tMax,tMax的计算方式为,

tMax = 1 / best tour length

但是,如果它依赖于一个尚未存在的路径,如何将路径信息素初始化为tMax呢?

tMin也依赖于tMax,这使得在没有最佳解的情况下无法进行初始化。


回答:

在MMAS中,所有边缘都被初始化为tauMax,但tauMax的定义与您上面所述的略有不同:

tauMax <-- 1 / (rho * bestTourSoFarLength),

其中rho是蒸发率(通常设置为0.5),并且关注的是迄今为止的最佳路径长度(见下文)。在算法执行过程中,每次更新当前最佳路径(迄今为止)时,tauMax都会被重复更新。

对于初始化,通常会启发式地构建一个初始可行路径。通常,使用随机起始城市的最邻近路径。

请记住,在蚁群优化(ACO)/MMAS等随机优化方法的背景下,我们通常无法证明算法终止时当前最佳解(路径)的最优性(然而,实践证明,ACO/MMAS在某些问题集上表现良好,尤其是旅行商问题(TSP)的变体)。因此,在这些情况下,“最佳解”这个术语从不同作者那里非严格地表示不同的含义;“迄今为止的最佳”、“算法终止时的最佳”等等,所以在阅读相关文献时要注意这一点。

最后,作为一个说明,tauMin依赖于tauMax,正如您所指出的,但在初始化后通常不会更新。在施加信息素限制时,重要的“动态”部分是单调递减的tauMax,而大多数边缘的信息素最终会由于蒸发而达到常数tauMin。tauMin的一个合适值由以下可怕的表达式给出(基于经验数据)

tauMin = tauMax*(1-(0.05)^(1/n))/((n/2-1)*(0.05)^(1/n)).

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