蚁群算法及其应用研究(7)

北京丁业大学Ｔ学硕十学位论文

１．１．２蚁群算法的产生

自然界中蚂蚁的食物源总是随机分布在蚁巢周围，生物学家观察发现，经过一段时间后，蚂蚁总能找到一条从蚁巢到食物源的最短路径。蚂蚁的这种自组织行为引起了昆虫学家的注意。６０ｓｓＳ等人于１９８９年做了著名的非对称“双桥＂实验。如图１－１所示，图中左部分为试验４分钟之后的情况，右部分为试验８分钟之后的情况。该实验的结果显示：最终绝大多数的蚂蚁会选择最短路径。

图卜１双桥实验

ＦｉｇｕｒｅＩ－１Ｄｏｕｂｌｅｂｒｉｄｇｅｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ

除了能够找到蚁巢和食物源之间的最短路径外，蚁群还有极强的适应环境的能力。如图１－２所示，图中（ａ）表示正常情况下蚂蚁找到从巢穴到食物源的最短路径，图中（ｂ）表示在巢穴和食物源之间有了障碍物，蚂蚁以等概率选择从左端和右端绕过障碍物，图中（Ｃ）表示在一段时间后蚂蚁以较大的概率选择从较近端绕过障碍物，图中（ｄ）表示最终所有的蚂蚁都选择从较近端绕过障碍物，最短路径形成。由图例可见，在蚁群经过的路径上突然出现障碍物时，蚁群能适应该变化，找到新的最优路径。经过科学家们大量的研究发现，蚂蚁在运动过程中，能够在所经过的路径上留下信息素，而且能够感知到这种物质的存在及其强度，并以此指导自己运动的方向，蚂蚁倾向于向信息素浓度高的方向移动。因此，相同时间间隔内蚂蚁往返于较短路径上的信息量就积累得比较多，则随后选择较短路

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