淺述基于遺傳算法的槍彈智能設計

摘 要 所謂智能系統，就是一個計算機通過某個領域的權威人士所提供的知識與經驗，自己可以進行一系列的推理與判斷，從而解決一些復雜的問題的計算機智能系統。但簡單的智能系統本身可能存在著些許不足，例如運行速度慢、達不到最優解等問題。本篇文章將把遺傳算法添加到該智能系統中去，從而可以達到改進傳統智能系統設計的不足之處的目的，并設計出更加智能的槍彈設計系統。

關鍵詞 遺傳算法;智能系統;優化設計

1遺傳算法的基本思想

在自然界中，生物必須經過一系列的進化和遺傳才能繁衍生息，遺傳算法正是利用這種自然界中的生存法則而演變而生的。達爾文進化論里面所提到的“物競天擇，適者生存”這一自然法則是大家都熟知的，遺傳算法就是利用了這個法則。人們是通過達爾文和孟德爾提出的遺傳演變才歸納總結出遺傳算法的基本思想的。達爾文進化論里面提到了適者生存的這樣一種理念，即他認為不管每一代種群都是應該朝著向前的方向進化，只會變得越來越適應生存，否則就會被大自然淘汰掉。并且每個個體都會延續前一代留下來的特性，但不是全部的特性都會得到延續和繼承，同時還會進化出一些新的更適應自然的特性，最后只有這些使生物個體可以適應生存的特性才會被保留下來。

通俗一點來說，遺傳算法的實現可以分為這樣幾個步驟：首先對個體進行編碼并生成初始種群;其次計算把種群適應度函數計算出來;最后根據需要再進行選擇運算，交叉運算和變異運算等等。對個體進行編碼（把編碼的每一位都稱為一個基因），把這些基因進行隨機的排列組合來表示遺傳個體，也就是初始種群。當產生初始群體之后，一般用目標函數值的線性函數進行適應度判斷，一般用適應度來判斷這個個體的優劣情況以決定其遺傳概率，適應度越高，基因越好，越有可能遺傳給下一代[1]。

遺傳算法具有以下特點：遺傳算法是對參數的集合進行編碼而不是對參數本身進行進化;遺傳算法是從問題解的編碼組開始而非從單個解開始搜索;遺傳算法是利用目標函數的適應度這一信息而不是利用導數或者其他輔助信息來指導搜索;遺傳算法是利用選擇、交叉、變異等算子來進行計算而不是利用確定性的規則進行隨機操作的。

2基于遺傳算法的智能系統設計

在智能系統的推理過程中，我們通常會先給出幾個假設，但驗證同一個假設的路徑有很多條，如果我們對每一條路徑都要進行運算，那么就會導致運行效率低下，費時費力。所以為了更好地解決這一困難，采用了遺傳算法的推理方法，具體的操作方法如下：

首先對我們所做的每一個假設的每一條路徑都做出編碼，并在所做的假設中隨機的選擇出一條路徑，將這個路徑作為一個個體，把這些個體的集合作為我們的初始種群。

將每一個個體結論的可信度模糊區間值計算出來，并用前者減去后者，將所得的這個差值作為每個個體的適應度函數，將他們的和作為整個基因組的適應度函數。

從復制、交叉選擇和變異這些算子中選擇一個比較合適的遺傳算子，對父代進行繁衍并產生后代，淘汰掉父代中適應度較低的個體。與此同時，將子代的適應度函數計算出來，使父代中留下的個體與子代中適應值較高的個體結合成新的一代種群。若已經達到了設定的繁衍代數或者算法已經收斂，則將該基因串適應度最高的個體進行解碼，輸出即可，否則繼續進行繁衍[2]。

3槍彈智能設計系統

要設計出一套功能完備和界面友好的槍彈智能系統，該系統必須集結構設計、校核計算和彈形修改于一體，具體操作方法如下：

3.1 設計樹與設計規則提取

大量查閱相關資料和文獻，整理出槍彈智能設計系統的基本架構，綜合分析影響槍彈性能的因素與槍彈本身之間的聯系后，總結出槍彈設計樹，并根據槍彈設計樹提取出槍彈設計規則。

3.2 性能校核計算

校核已經設計好的彈形，并根據校核計算出的數據對不滿足設計條件的彈形進行修改。

3.3 修改方案設計

這一操作在整個設計過程中起到了至關重要的地步，它和性能校核計算相輔相成，需要邊修改，邊校核，再修改，直到達到目標為止。

4結束語

本文的槍彈智能設計系統在傳統專家系統的基礎上結合了遺傳算法，可以在一定程度上改善了原本專家系統的運行性差的缺點，可以在很大程度上降低專家系統在表達知識上的難度，可以很大程度上提高專家系統的運行速度，從而可以得到最優化的槍彈設計結果。

參考文獻

[1] 沈大旺，張慧.遺傳算法綜述[J].科學技術，2009（28）：100.

[2] 李旭，徐心和.一種基于模糊區間理論的故障診斷專家系統程序設計[J].有色金屬，1997，49（2）：17-19.

作者簡介

張文晶（1996-），女，遼寧省鳳城市人;學歷：碩士，現就職單位：沈陽理工大學，研究方向：數據庫理論與信息系統。