3.3.3. Автоматные алгоритмы случайного поиска
В основе этих алгоритмов лежит понятие автомата. Рассмотрим это понятие подробнее. Автоматом традиционно называют пятерку
где
алфавит входов;
алфавит внутренних состояний автомата;
алфавит его выходов;
функция переходов, определяющая, в какое состояние
переходит автомат из состояния
под действием входного сигнала
функция выхода — определяет значение выхода
автомата, находящегося в состоянии
при входе
Эти функции могут быть стохастическими, тогда и автомат будет стохастическим. Если автомат находится в какой-то среде, то
представляет собой его воздействие на среду,
воздействие среды на автомат.
Представим алгоритм поиска в виде такого автомата. Средой в этом случае является объект оптимизации, преобразующий оптимизируемые параметры
в значение функции
Входом автомата поиска является значение
(или приращение
а выходом будет
(или шаг
Введем следующие упрощающие условия:
1. Автомат поиска
декомпозируется на
автома тов
каждый из которых воздействует на один оптимизируемый параметр
2. Алфавит входов автомата поиска имеет лишь два
знака:
где
(«нештраф») соответствует
(«штраф») соответствует
3. Алфавит выходов также имеет два знака:
где
т. е. каждый автомат делает шаг величиной
в одну или другую сторону. Пусть для простоты
и все автоматы одинаковы, т. е. индекс
можно снять. Теперь алгоритм случайного поиска задается видом функций
и
Здесь целесообразно, различать два варианта:
1) (х — стохастическая функция, v — детерминированная;
2) (х — детерминированная функция, v — стохастическая. Первый случай соответствует направлению оптимизации с помощью коллектива стохастических автоматов с целесообразным поведением [140], второй — случайному поиску с самообучением [181]. Рассмотрим каждое направление отдельно.