This paper proposes an ant-based routing algorithm, Ant System-Routing in wireless Senor Networks(AS-RSN), for wireless sensor networks. Using a transition rule in Ant System, sensors can spread data traffic over the whole network to achieve energy balance, and consequently, maximize the lifetime of sensor networks. The transition rule advances one of the original Ant System by re-defining link cost which is a metric devised to consider energy-sufficiency as well as energy-efficiency. This metric gives rise to the design of the AS-RSN algorithm devised to balance the data traffic of sensor networks in a decentralized manner and consequently prolong the lifetime of the networks. Therefore, AS-RSN is scalable in the number of sensors and also robust to the variations in the dynamics of event generation. We demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm by comparing three existing routing algorithms: Direct Communication Approach, Minimum Transmission Energy, and Self-Organized Routing and find that energy balance should be considered to extend lifetime of sensor network and increase robustness of sensor network for diverse event generation patterns.
개미 집단 시스템(Ant Colony System ACS) 알고리즘은 조합 최적화 문제를 해결하기 위한 새로운 메타 휴리스틱 방법이다. 이것은 그리디 탐색뿐만 아니라 긍정적 피드백에 의한 탐색을 이용한 모집단에 근거한 접근법으로 조합 최적화 문제를 해결하기 위해 제안되었다. 최근까지 인접한 노드($v_i, v_j$)가 같은 색을 갖지 않도록 그래프 G의 노드 V에 색을 배정하는 문제인 그래프 착색 문제의 최적 해를 구하기 위하여 다양한 접근 방식들과 해법들이 제안되고 있다. 본 논문에서는 기존의 그래프 착색 문제의 해법으로 잘 알려진 그리디 알고리즘, 시뮬레이티드어넬링, 타부 탐색 등이 아닌 개미 집단 시스템 알고리즘으로 해법을 구하는 방법인 ANTCOL 알고리즘을 소개하고, ANTCOL을 해결하기 위해 제안된 기존의 생성 함수들(ANT_Random ANT_LF, ANT_SL, ANT_DSATUR, ANT_RLF)과, 본 논문에서 새롭게 제안된 방법으로 RLF에 무작위 기법을 적용한 XRLF를 생성 함수로 사용한 ANT_XRLF 방법과 ANT_XRLF에 재검색을 추가한 방법(ANT_XRLF_R)의 그래프 착색 결과 및 실행 시간을 비교, 분석하여 제안된 방법이 더 빠르게 수렴할 수 있음을 실험을 통해 알 수 있었다.
강화학습에서 temporal-credit 할당 문제 즉, 에이전트가 현재 상태에서 어떤 행동을 선택하여 상태전이를 하였을 때 에이전트가 선택한 행동에 대해 어떻게 보상(reward)할 것인가는 강화학습에서 중요한 과제라 할 수 있다. 본 논문에서는 조합최적화(hard combinational optimization) 문제를 해결하기 위한 새로운 메타 휴리스틱(meta heuristic) 방법으로, greedy search뿐만 아니라 긍정적 반응의 탐색을 사용한 모집단에 근거한 접근법으로 Traveling Salesman Problem(TSP)를 풀기 위해 제안된 Ant Colony System(ACS) Algorithms에 Q-학습을 적용한 기존의 Ant-Q 학습방범을 살펴보고 이 학습 기법에 다양화 전략을 통한 상태전이와 TD-오류를 적용한 학습방법인 Ant-TD 강화학습 방법을 제안한다. 제안한 강화학습은 기존의 ACS, Ant-Q학습보다 최적해에 더 빠르게 수렴할 수 있음을 실험을 통해 알 수 있었다.
Ant Colony System(ACS) 알고리즘은 조합 최적화 문제를 해결하기 위한 메타 휴리스틱 탐색 방법이다. 이것은 greedy search뿐만 아니라 exploitation of positive feedback을 사용한 모집단에 근거한 접근법으로 Traveling Salesman Problem(TSP)를 풀기 위해 제안되었다. 본 논문에서는 전통적 전역갱신과 지역갱신 방법에 개미들이 방문한 각 간선에 대한 방문 횟수를 강화값으로 추가한 새로운 방법의 ACS를 제안한다. 그리고 여러 조건 하에서 TCS 문제를 풀어보고 그 성능에 대해 기존의 ACS 방법과 제안된 ACS 방법을 비교 평가해, 최적해에 더 빨리 수렴함을 실험을 통해 알 수 있었다.
메타 휴리스틱의 한 기법인 Ant System (AS) 알고리듬을 윤곽선 검출 문제에 적용하고 그 실험 결과를 보여준다. 윤곽선의 품질을 픽셀영역간 불일치 정도, 연속성, 두께 및 길이의 관점에서 규정지었다. 적합도 함수를 윤곽선 경로비용 최소화 문제로 전환하여 최적해를 탐색하였다. 예제 영상 실험결과 기존의 다른 기법에 비해, 영상의 질에 무관하게 상대적으로 신속하게 적은 메모리를 차지하는 즉, 최소량의 픽셀로 구성된 윤곽선을 검출할 수 있었다.
This paper presents and efficient algorithm for the loss minimization by automatic sectionalizing switch operation in distribution systems. Ant colony algorithm is multi-agent system in which the behaviour of each single agent, called artificial ant, is inspired by the behaviour of real ants. Ant colony algorithm is suitable for combinatiorial optimization problem as network reconfiguration because it use the long term memory, called pheromone, and heuristic information with the property of the problem. The proposed methodology with some adoptions have been applied to improve the computation time and convergence property. Numerical examples demonstrate the validity and effectiveness of the proposed methodology using a KEPCO's distribution system.
Disruptions in manufacturing systems caused by system changes and disturbances such as the tool wear, machine breakdown, malfunction of transporter, and so on, reduce the productivity and the increase of downtime and manufacturing cost. In order to cope with these challenges, a new method to build an intelligent manufacturing system with biological principles, namely an ant colony inspired manufacturing system, is presented. In the developed system, the manufacturing system is considered as a swarm of cognitive agents where work-pieces, machines and transporters are controlled by the corresponding cognitive agent. The system reacts to disturbances autonomously based on the algorithm of each autonomous entity or the cooperation with them. To develop the ant colony inspired manufacturing system, the disturbances happened in the machining shop of a transmission case were analyzed to classify them and to find out the corresponding management methods. The system architecture with the autonomous characteristics was generated with the cognitive agent and the ant colony technology. A test bed was implemented to prove the functionality of the developed system.
The problem of assigning customers to satellite channels is a difficult combinatorial optimization problem and is NP-complete. For this combinatorial optimization problem, standard optimization methods take a large computation time and so genetic algorithms (GA) and ant colony optimization (ACO) can be used to obtain the best and/or optimal assignment of customers to satellite channels. In this paper, we present a comparative study of GA and ACO to this problem. Various issues related to genetic algorithms approach to this problem, such as solution representation, selection methods, genetic operators and repair of invalid solutions are presented. We also discuss an ACO for this problem. In ACO methodology, three strategies, ACO with only ranking, ACO with only max-min ant system (MMAS), and ACO with both ranking and MMAS, are considered. A comparison of these two approaches (i,e., GA and ACO) with the standard optimization method is presented to show the advantages of these approaches in terms of computation time.
To study interactions between $C_{4}$-dicarboxylic acid transport protein D and E$\sigma$$^{54}$ in the dctA promoter regulatory region, we used the challenge phage system. An ant'-`lac fusion was recombined onto the challenge phage, and this ant'-`lac fusion along with Pant and the R. meliloti dctA promoter regulatory region were cloned onto a plasmid. The plasmid bearing the ant'-`lac fusion was used as a reporter plasmid in a coupled transcription-translation system. Addition of purified $\sigma$$^{54}$ to the coupled system specifically repressed transcription of the plasmid-borne ant'-`lac fusion. When DCTD was added along with $\sigma$$^{54}$ to the coupled system, transcription of the ant'-`lac fusion was even further repressed, suggesting that DCTD may stabilize closed complexes between E$\sigma$$^{54}$ and the dctA promoter.
This paper apollos an ant colony system (ACS) for the vehicle routing problem with time window (VRPTW). The VRPTW is a generalization of the VRP where the service of a customer can begin within the time windows defined by the earliest and latest times when the customer will permit the start of service. The ACS has been applied effectively in geographical environment such as TSP or VRP by meta-heuristic that imitate an ant's biologic special duality in route construction, 3 saving based ACS (SB-ACS) is introduced and its solution is improved by local search. Through iterative precesses, the SB-ACS is shown to drive the best solution. The algorithm has been tested on 56 Solomon benchmarking problems and compared to the best-known solutions on literature. Experimental results shows that SB-ACS algorithm could obtain food solution in total travel distance minimization.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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