پس از معرفي الگوريتم رقابت استعماري روش جديد ديگري به نام الگوريتم بهينه سازي فاخته كه توانايي بيشتري در پيدا كردن نقاط بهينه كلي^[1] دارد، شكل گرفت. اين الگوريتم يكي از جديدترين و قويترين روشهاي بهينه سازي تكاملي ميباشد كه تا كنون معرفي شده است. الگوريتم فاخته با الهام از روش زندگي پرندهاي به نام فاخته^[2] است كه در سال 2009 توسط شين او يانگ^[3] و دب ساوش^[4][5]، توسعه يافته است. الگوريتم فاخته بر اساس زندگي گونهاي از فاخته است .اين الگوريتم توسط پرواز levy به جاي پياده روي ايزوتروپيك تصادفي ساده توسعه يافته است. الگوريتم فاخته بعدها در سال 2011 توسط رامين رجبيون به طور كامل با جزئيات بيشتر مورد بررسي قرار گرفت.

[1] . Global Optima

[2] . Cuckoo

[3] . Yang, X.S

[4] . Brood Parasite

[5] . Deb, S

روش جالب زندگي و تخمگذاري فاخته

همه ي 9000 نوع پرنده موجود در دنيا روش يكساني براي مادر شدن دارند: همه آنها تخم ميگذارند. هيچ پرندهاي نوزاد خود را نميزايد. بلكه تخم گذاشته و جوجه خود را در بيرون از بدنشان پروش ميدهند. هر چه تخمها بزرگتر باشند احتمال كمتري دارد كه پرنده ماده بتواند به طور همزمان بيشتر از يك تخم در بدن خود داشته باشد، چرا كه تخمهاي بزرگتر پرواز را سخت ميكنند و نياز به انرژي بيشتري براي پرواز خواهد بود. از طرف ديگر چون تخمها منبع سرشار پروتئين براي ساير شكارچي ها ميباشد لازم است تا پرندگان محل امني جهت تخمگذاري و به دنيا آمدن جوجه ها انتخاب كنند. اكثر پرندگان لانه هاي خود را به صورت جداشده، نامعلوم و مستتر در پوشش گياهي ايجاد ميكنند تا از شناسايي توسط شكارچيان جلوگيري نمايند. در اين بين برخي از پرندگان خود را از دردسر هرگونه لانه سازي و وظايف والدين رهانيده و به نوعي زيركي جهت پرورش جوجه هاي خود متوسل شدند .اين پرندگان در اصطلاح “پارازيتهاي اولاد”^١٤ ناميده ميشوند كه هرگز براي خود لانه نميسازند و به جاي آن تخمهاي خود را در لانه ساير انواع پرندگان قرار داده و صبر ميكنند تا آنها در كنار تخم- هاي خود به تخمهاي اين پرندگان نيز رسيدگي نمايند  .

فاخته مشهورترين پارازيت اولادي ميباشد كه به نوعي يك متخصص در زمينه فريب بيرحمانه ميباشد. استراتژي اين پرنده شامل خفيهكاري، شگفت زده كردن و سرعت عمل است. فاخته مادر يكي از تخمهاي پرنده مادر ميزبان را از بين ميبرد و تخم خود را لابلاي تخمهاي ديگر موجود در لانه ميزبان قرار ميدهد و سريعاً از محل دور ميشود. با اين عمل، نگهداري از تخم را به عهده پرنده ماده ميزبان ميگذارد. كل اين پروسه به زحمت 01 ثانيه به طول ميانجامد. فاختهها لانههاي انواع گونه -هاي پرندگان را آلوده به تخم خود ميكنند و اين كار را به دقت و با تقليد از رنگ و الگوي^[1] تخمهاي موجود در هر لانه انجام ميدهند تا تخمهاي جديد لانه شبيه تخمهاي قبلي و واقعي ميزبان باشند. فاختههاي پارازيت انداز به گروههايي تقسيم مي-شوند و هر گروه روي پرنده ميزبان خاصي تخصص مييابد. ثابت شده است كه هر گروه از متخصص از فاختهها به صورت ژنتيكي با گروه ديگر اختلاف دارند. تخصص روي ميزبان براي نياز به تقليد از تخمهاي پرنده ميزبان رفته رفته بهبود و تكامل مييابد. در اين بين هستند پرندگاني كه تخمهاي فاختهها را در لانههاي خود تشخيص ميدهند و حتي بعضاً تخمهاي فاخته را از لانه بيرون مياندازند .برخي هم لانه لو رفته را كلاً ترك كرده و يك لانه جديد برپا ميكنند .در واقع فاختهها به طور پيوسته تقليد خود را از تخمهاي لانههاي هدف بهبود ميبخشند و پرندگان ميزبان هم روشهاي شناسايي تخمهاي بيگانه را ياد ميگيرند. اين تلاش و مبارزه براي بقا بين پرندگان مختلف و فاخته ها يك فرايند مداوم و پيوسته است.

جوجه هاي فاخته زودتر از تخمهاي پرنده ميزبان از تخم بيرون ميآيند و زودتر هم رشد ميكنند. در اكثر موارد جوجهي فاخته تخمها و يا جوجه هاي پرنده ميزبان را از لانه بيرون مياندازند. اين مساله كاملاً غريزي ميباشد.

[1] . Pattern

جزئيات الگوريتم بهينه سازي فاخته

در شكل 1,2 فلوچارت الگوريتم بهينه سازي فاخته رسم شده است. همانند ساير الگوريتمهاي تكاملي COA هم با يك جمعيت اوليه كار خود را شروع ميكند. جمعيتي متشكل از فاخته ها .اين جمعيت از فاخته ها تعدادي تخم دارند كه آنها را در لانه تعدادي پرندهي ميزبان خواهند گذاشت. تعدادي از اين تخمها كه شباهت بيشتري به تخمهاي پرنده ميزبان دارند شانس بيشتري براي رشد و تبديل شدن به فاخته بالغ خواهند داشت. ساير تخمها توسط پرنده ميزبان شناسايي شده و از بين مي روند. ميزان تخمهاي رشد كرده مناسب بودن لانه هاي آن منطقه را نشان ميدهند. هرچه تخمهاي بيشتري در يك ناحيه قادر به زيست باشند و نجات يابند به همان اندازه سود (تمايل) بيشتري به آن منطقه اختصاص مييابد. بنابراين موقعيتي كه در آن بيشترين تعداد تخمها نجات يابند پارامتري خواهد بود كه COA قصد بهينه سازي آن را دارد.

فاخته ها براي بيشينه كردن نجات تخمهاي خود به دنبال بهترين منطقه ميگردند. پس از آنكه جوجهها از تخم درآمدند و به فاخته بالغ تبديل شدند، جوامع و گروههايي تشكيل ميدهند. هر گروه منطقه سكونت خود را براي زيست دارد. بهترين منطقه سكونت تمام گروهها مقصد بعدي فاختهها در ساير گروهها خواهد بود. تمام گروهها به سمت بهترين منطقه موجود فعلي مهاجرت ميكنند. هر گروه در منطقهاي نزديك بهترين موقعيت فعلي ساكن ميشود. با در نظر گرفتن تعداد تخمي كه هر فاخته خواهد گذاشت و همچنين فاصله فاخته ها از منطقه بهينه فعلي براي سكونت تعدادي شعاع تخمگذاري محاسبه شده و شكل ميگيرد. سپس فاخته ها شروع به تخمگذاري تصادفي در لانههايي داخل شعاع تخمگذاري خود ميكنند. اين پروسه تا رسيدن به بهترين محل براي تخمگذاري (منطقه با بيشترين سود) ادامه مييابد. اين محل بهينه جايي است كه بيشترين تعداد فاخته ها در آن گرد ميآيند.

پیش نیاز : 

در ادامه آموزش الگوریتم های بهینه سازی ، فیلم آموزشی الگوریتم جستجوی فاخته برای دانش پذیران گرامی تهیه شده است. پیش نیاز این فیلم آموزشی، آموزش بهینه سازی می باشد. لذا به دانش پذیران گرامی توصیه می شود ابتدا فیلم آموزشی بهینه سازی را مشاهده کنند

.

.

مدت زمان  : 19 دقیقه

پیش نمایش :

لینک دانلود پیش نمایش (کیفیت اصلی)

تعدادی از تصاویر این فیلم آموزشی :

گنجینه فیلم های آموزشی فارسی الگوریتم های بهینه سازی تکاملی-هوش مصنوعی

ردیف	عنوان	مدت زمان	لینک
1	فیلم آموزش فارسی الگوریتم تکامل گرامری Grammatical Evolution	35 دقیقه	لینک دریافت (کلیک کنید)
2	فیلم آموزشی فارسی الگوریتم بازی تکاملی Evolutionary Game Algorithm	35 دقیقه	لینک دریافت (کلیک کنید)
3	فیلم آموزش فارسی الگوریتم جستجوی فاخته cuckoo search	19 دقیقه	لینک دریافت (کلیک کنید)
4	فیلم آموزش فارسی بررسی قیود در مسائل بهینه سازی مقید	34 دقیقه	لینک دریافت (کلیک کنید)
5	فیلم آموزش فارسی الگوریتم دسته ماهی مصنوعی	30 دقیقه	لینک دریافت (کلیک کنید)
6	فیلم آموزش فارسی الگوریتم کلونی زنبور عسل	65 دقیقه	لینک دریافت (کلیک کنید)
7	فیلم آموزش فارسی بهینه سازی مبتنی بر جغرافیای زیستی	30 دقیقه	لینک دریافت (کلیک کنید)
8	فیلم آموزش فارسی الگوریتم ژنتیک در متلب	190 دقیقه	لینک دریافت (کلیک کنید)

نوشته فیلم آموزش فارسی الگوریتم جستجوی فاخته cuckoo search اولین بار در ایران متلب پدیدار شد.