[发明专利]一种基于三联体编码的神经网络进化方法与系统

权利要求书

1.一种基于三联体编码的神经网络进化方法，其特征在于，包括：

步骤1，初始化一个指定规模的种群，种群中每一个个体都是一个由三联体构成的DNA序列；

步骤2，将每一个DNA解码成神经网络并进行适应度计算，如果该种群内存在可解决目标问题的个体，则根据适应度解码最优个体的DNA获得目标网络，并结束进化，否则进入下一步；

步骤3，先将个体按照适应度值排序，优先复制最佳个体到新种群，然后在旧种群里通过轮盘赌算法选择两个个体进行重组交叉变异操作，得到的新个体放入新种群，该操作一直重复到种群规模达到指定数量，然后返回步骤2。

2.根据权利要求1所述基于三联体编码的神经网络进化方法，其特征在于，所述步骤1中，会根据设定的DNA组件参数随机创建包含N个个体的初始种群；所述步骤2中，对个体解码并使用目标函数计算每个个体的适应度值。

3.根据权利要求1或2所述基于三联体编码的神经网络进化方法，其特征在于，所述步骤2中，适应度计算公式如下：

其中，F表示适应度，error表示每一组输入网络的实际输出值与正确输出值的差值的平方和，y(i)表示第i组输入网络的实际输出值，Y(i)表示第i组输入网络的正确输出值，n表示输入数据有多少组。

4.根据权利要求1所述基于三联体编码的神经网络进化方法，其特征在于，所述步骤2中，所述目标网络即最佳神经网络，相应个体为最佳个体，神经网络的阈值函数为Sigmoid函数。

5.根据权利要求1所述基于三联体编码的神经网络进化方法，其特征在于，所述步骤3中，交叉操作通过以下步骤实现：

步骤3.1.1：基于已定义的三种交叉算子即移位算子、转换算子和置换算子，设定交叉概率和位置参数；交叉概率决定了个体DNA单链是否发生交叉操作，位置参数决定了DNA单链发生交叉操作的位置；

其中，在移位算子中，输入为个体P，随机选择P中的一个单位u并将其重新定位到一个新的位置，最后得到个体P′；

在转换算子中，个体P为输入，通过随机交换两个位置的值得到新的个体；

在置换算子中，输入为个体P，通过随机置换原有个体的某一位得到新的个体DNA序列；

步骤3.1.2：通过已有的个体DNA序列创建出新的个体DNA序列。

6.根据权利要求1所述基于三联体编码的神经网络进化方法，其特征在于，所述步骤3中，突变操作通过以下步骤实现：

步骤3.2.1：基于已定义的四种突变算子即逆反密码子算子、频率算子、新增算子和丢失算子，设定突变概率，突变概率决定了个体DNA单链是否发生突变操作；

其中，在逆反密码子算子中，个体P作为参数，随机选择一个密码子单元并用逆反密码子代替它，然后返回新的个体P′；

在频率算子中，将输入个体P中最不经常出现的核苷酸替代在该个体中每个出现频率最高的核苷酸并返回新的个体P′；

在新增算子中，将输入个体P的DNA中随机增加一个组件从而得到新的更长的DNA链P′，组件由三个连续的三联体密码子构成；

在丢失算子中，个体P的DNA序列中随机丢失一个组件，得到新的更短的DNA序列的新个体P′，组件由三个连续的三联体密码子构成；

步骤3.2.2：通过已有的个体DNA序列创建出新的个体DNA序列。

7.根据权利要求1所述基于三联体编码的神经网络进化方法，其特征在于，所述步骤3中，重组操作通过以下步骤实现：

步骤3.3.1：设定重组概率，重组概率决定了两条DNA单链是否发生重组操作；

步骤3.3.2：切割两条个体DNA链，得到四块DNA片段；

步骤3.3.3：DNA链重组，得到两条新的DNA链。