Modelo de optimización de biogeografía basado en memes para el diseño óptimo de sistemas mecánicos
Autores: Peixoto, Arcílio Carlos Ferreira; António, Carlos A. Conceição
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Modelo de optimización de biogeografía basado en memes para el diseño óptimo de sistemas mecánicos
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Biogeografía
Optimización
Algoritmo
Hibridación
Recombinación genética
Búsqueda local
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
La ciencia de la biogeografía fue descrita a través de ecuaciones matemáticas en 1967 por Robert MacArthur y Edward Wilson. En 2008, Dan Simon presentó un algoritmo llamado optimización basada en biogeografía, o BBO, que utilizaba algunos de los principios y definiciones descritos en el libro de MacArthur y Wilson. Los objetivos de este trabajo eran estudiar el comportamiento del método BBO cuando se hibrida con otros métodos de búsqueda evolutiva y analizar el efecto de su aplicación en algunos ejemplos de sistemas de ingeniería mecánica. Los operadores considerados en el estudio de hibridación son la recombinación genética (crossover) y la búsqueda local, con el objetivo de superar las limitaciones y dificultades que surgen al utilizar el BBO original. Los resultados del BBO original fueron prometedores en el contexto de una búsqueda global. Sin embargo, existe un problema de diversidad que no permite incrementos de calidad en la fase final del proceso evolutivo. Las modificaciones adicionales incluidas, como el concepto de mezcla en la migración, el ciclo de mutaciones y la sustitución de las peores soluciones por la inyección de nuevas, muestran efectos positivos en el rendimiento del método. Sin embargo, el mayor aumento se produjo con la implementación de los procesos de hibridación. El crossover mejoró la velocidad y diversidad de la población en algunos casos, mientras que la búsqueda local ayudó al algoritmo en generaciones posteriores, permitiéndole alcanzar rápidamente el punto óptimo. Con esto mencionado, es importante señalar que los mejores resultados se obtuvieron con el algoritmo completamente modificado. Se implementaron pruebas estadísticas para validar la importancia de los cambios debidos a las modificaciones incluidas en la propuesta original de BBO.
Descripción
La ciencia de la biogeografía fue descrita a través de ecuaciones matemáticas en 1967 por Robert MacArthur y Edward Wilson. En 2008, Dan Simon presentó un algoritmo llamado optimización basada en biogeografía, o BBO, que utilizaba algunos de los principios y definiciones descritos en el libro de MacArthur y Wilson. Los objetivos de este trabajo eran estudiar el comportamiento del método BBO cuando se hibrida con otros métodos de búsqueda evolutiva y analizar el efecto de su aplicación en algunos ejemplos de sistemas de ingeniería mecánica. Los operadores considerados en el estudio de hibridación son la recombinación genética (crossover) y la búsqueda local, con el objetivo de superar las limitaciones y dificultades que surgen al utilizar el BBO original. Los resultados del BBO original fueron prometedores en el contexto de una búsqueda global. Sin embargo, existe un problema de diversidad que no permite incrementos de calidad en la fase final del proceso evolutivo. Las modificaciones adicionales incluidas, como el concepto de mezcla en la migración, el ciclo de mutaciones y la sustitución de las peores soluciones por la inyección de nuevas, muestran efectos positivos en el rendimiento del método. Sin embargo, el mayor aumento se produjo con la implementación de los procesos de hibridación. El crossover mejoró la velocidad y diversidad de la población en algunos casos, mientras que la búsqueda local ayudó al algoritmo en generaciones posteriores, permitiéndole alcanzar rápidamente el punto óptimo. Con esto mencionado, es importante señalar que los mejores resultados se obtuvieron con el algoritmo completamente modificado. Se implementaron pruebas estadísticas para validar la importancia de los cambios debidos a las modificaciones incluidas en la propuesta original de BBO.