首页
学习
活动
专区
工具
TVP
发布
精选内容/技术社群/优惠产品,尽在小程序
立即前往
  • 您找到你想要的搜索结果了吗?
    是的
    没有找到

    粒子群优化(PSO)算法概述

    PSO(PSO——Particle Swarm Optimization)(基于种群的随机优化技术算法) 粒子群算法模仿昆虫、兽群、鸟群和鱼群等的群集行为,这些群体按照一种合作的方式寻找食物,群体中的每个成员通过学习它自身的经验和其他成员的经验来不断改变其搜索模式。 Kennedy和Eberhart提出粒子群算法的主要设计思想与两个方面的研究密切相关: 一是进化算法,粒子群算法和进化算法一样采用种群的方式进行搜索,这使得它可以同时搜索待优化目标函数解空间中的较多区域。 二是人工生命,即研究具有生命特征的人工系统,它采用的主要工具是计算机,主要方法是利用计算机编程模拟。 Millonas在用人工生命理论来研究群居动物的行为时,对于如何采用计算机构建具有合作行为的群集人工生命系统,提出了五条基本原则: (1)邻近原则(ProximityPrinciple):群体应该能够执行简单的空间和时间运算。 (2)质量原则(Quality Principle):群体应该能感受到周围环境中质量因素的变化,并对其产生响应。 (3)反应多样性原则(Principle ofDiverse Response):群体不应将自己获取资源的途径限制在狭窄的范围之内。 (4)稳定性原则(Principle ofStability):群体不应随着环境的每一次变化而改变自己的行为模式。 (5)适应性原则(Principle ofAdaptability):当改变行为模式带来的回报是值得的时候,群体应该改变其行为模式。 其中4、5两条原则是同一个问题的两面。微粒群系统满足以上五条原则。 近十余年来,针对粒子群算法展开的研究很多,前国内外已有多人从多个方面对微粒群算法进行过综述;并出现了多本关于粒子群算法的专著和以粒子群算法为主要研究内容的博士论文。

    03

    CrystEngComm | 基于接触图的全局优化的晶体结构预测

    今天给大家介绍的是美国南卡罗来纳大学的Jianjun Hu等人发表在CrystEngComm上的一篇文章“Contact map based crystal structure prediction using global optimization”。目前,全局优化算法与第一性原理自由能计算相结合,以预测晶体组成或晶体结构。这些方法虽然可以在搜索过程中利用某些晶体模式,但它们却不利用晶体结构中所体现的原子构型的隐式规则和约束。在这里,作者提出了一种基于全局优化的算法,CMCrystal,基于原子接触图的对晶体结构进行重构。实验表明,给定某些晶体材料的原子接触图,重建晶体结构是可行的,但要实现其他材料的成功重建,需要更多的几何或物理化学约束。

    02

    空间通过细胞空间排布分析银屑病的严重程度

    研究强调了ST在健康皮肤中同时绘制基因表达图谱和定义不同的、生物学相关的细胞“邻域”的能力。在这样做的过程中,发现了ST在捕获成熟脂肪细胞(成熟脂肪细胞和皮脂细胞)的基因表达方面的明显优势。分析还表明,免疫细胞在健康皮肤的滤泡周围和血管周围的niche中富集,而在炎症皮肤中,这种病灶定位明显改变。PsO病变在免疫细胞空间分布上有明显的变化,从健康皮肤中主要分布在毛囊周围,到银屑病皮肤的表面到真皮中部。因此,除了活动性PsO病变中免疫群体的组成变化外,它们的位置可能为了解它们的调节和功能提供了急需的见解。例如,分析发现稳态效应T细胞(TH/TC)和调节性T细胞(Tregs)与apc聚集在血管周围的滤泡周围区域。卵泡是共生微生物的家园,是病原体和过敏原进入的门户,并丰富表达免疫调节因子。小鼠研究表明,稳态免疫监视依赖于居住在卵泡中的共生体。了解健康和患病人体皮肤中特定的共生细菌种群以及它们如何影响淋巴细胞功能是积极研究的途径。 长期以来,皮肤免疫耐受的丧失被认为是导致PsO发生和延续的原因。因此,除了炎症细胞的涌入外,卵泡生态位周围的稳态免疫监视和耐受性机制的紊乱也可能是病变形成的关键诱因。与这一观点相一致的是,全球转录组学分析显示,与严重疾病相比,轻度PsO病变富含免疫调节特征。在临床上,已知头皮上的银屑病病变(人体毛囊最密集的皮肤)更难以治疗,并且更有可能累及全身。此外,在头皮和非头皮PsO中都观察到毛囊脱落、缩小和皮脂腺萎缩。卵泡上皮周围效应/调节性T细胞的战略性定位和比例导致(或防止)皮肤炎症的机制值得进一步研究。 将ST应用于活跃的银屑病病变和来自未受损伤的非病变皮肤的活检,能够在组织尺度上发现细胞组织和细胞间通讯的扭曲。通过这样做,说明了这个平台的价值,将公开可用的皮肤单细胞转录图谱放入其原生组织环境中。研究结果确定了两个表皮和一个真皮空间簇在病变皮肤横截面上显著富集(在某些情况下独特表达)。这些cluster表达了参与炎症(例如TH17激活)和表皮增殖和分化途径的基因,这些途径也在表皮修复过程中出现。长期以来,PsO被认为是一种伤口过度愈合的病理。在所有样本中都有pso富集cluster,因此可能代表疾病的“核心特征”,无论其严重程度或是否存在合并症。先前的工作报道了IL-17A在轻度疾病参与者样本中的表达与严重疾病相比的矛盾增加。尽管如此,IL-17阻断在临床上对轻度和严重疾病都有效,验证了既定的概念,即驱动整个疾病严重程度谱的机制沿着17型免疫轴聚集。 研究受到Visium ST技术目前可用分辨率的限制,该技术以50 μm的增量捕获基因表达。然而,我们整合了scRNA-seq数据集,以获得更高的细胞分辨率和空间背景。随着这项技术的发展,具有更高密度和更高分辨率的空间条形码珠的平台将提供更多关于健康和患病状态下细胞微环境的粒度。另一个关键的考虑因素是测序的深度和基因的辍学率。因此,我们的分析也可能没有捕获到罕见的细胞类型或非常低表达的基因。因此,我们避免了“缺乏证据”的争论,只关注基因的积极富集来得出结论。SpaceFold对组织结构做了两个假设:组织应该具有典型的结构,每个点的细胞类型分数表明这种细胞类型的物理坐标,因为它与起源点有关。因此,异质组织区域内斑点的坐标可能与物理细胞类型位置不对应,因此不能直接解释。然而,不同细胞类型分布区域之间的相对坐标仍然可以与使用组织细胞标志(例如,lc和黑素细胞区分基底表皮层和基底膜)进行比较来得出结论。最后,与病变样本相比,一些空间簇(0、1、2、3、8、15和16)在非病变皮肤中趋向于富集;然而,在这些cluster中观察到的样本间差异以及分析的低样本量使得这些差异在统计上不显著。

    01

    基于粒子群优化算法的函数寻优算法研究_matlab粒子群优化算法

    粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)是计算智能领域一种群体智能的优化算法。该算法最早由Kennedy和Eberhart在1995年提出的。PSO算法源于对鸟类捕食行为的研究,鸟类捕食时,找到食物最简单有效的策略就是搜寻当前距离食物最近的鸟的周围区域。PSO算法就是从这种生物种群行为特征中得到启发并用于求解优化问题的,算法中每个粒子都代表问题的一个潜在解,每个粒子对应一个由适应度函数决定的适应度值。粒子的速度决定了粒子移动的方向和距离,速度随自身及其他粒子的移动经验进行动态调整,从而实现个体在可解空间中的寻优。 假设在一个 D D D维的搜索空间中,由 n n n个粒子组成的种群 X = ( X 1 , X 2 , ⋯   , X n ) \boldsymbol{X}=(X_1,X_2,\dotsm,X_n) X=(X1​,X2​,⋯,Xn​),其中第 i i i个粒子表示为一个 D D D维的向量 X i = ( X i 1 , X i 2 , ⋯   , X i D ) T \boldsymbol{X_i}=(X_{i1},X_{i2},\dotsm,X_{iD})^T Xi​=(Xi1​,Xi2​,⋯,XiD​)T,代表第 i i i个粒子在 D D D维搜索空间中的位置,亦代表问题的一个潜在解。根据目标函数即可计算出每个粒子位置 X i \boldsymbol{X_i} Xi​对应的适应度值。第 i i i个粒子的速度为 V = ( V i 1 , V i 2 , ⋯   , V i D ) T \boldsymbol{V}=(V_{i1},V_{i2},\dotsm,V_{iD})^T V=(Vi1​,Vi2​,⋯,ViD​)T,其个体最优极值为 P i = ( P i 1 , P i 2 , ⋯   , P i D ) T \boldsymbol{P_i}=(P_{i1},P_{i2},\dotsm,P_{iD})^T Pi​=(Pi1​,Pi2​,⋯,PiD​)T,种群的群体最优极值为 P g = ( P g 1 , P g 2 , ⋯   , P g D ) T \boldsymbol{P_g}=(P_{g1},P_{g2},\dotsm,P_{gD})^T Pg​=(Pg1​,Pg2​,⋯,PgD​)T。 在每次迭代过程中,粒子通过个体极值和群体极值更新自身的速度和位置,即 V i d k + 1 = ω V i d k + c 1 r 1 ( P i d k − X i d k ) + c 2 r 2 ( P g d k − X i d k ) (1) V_{id}^{k+1}=\omega V_{id}^k+c_1r_1(P_{id}^k-X_{id}^k)+c_2r_2(P_{gd}^k-X_{id}^k)\tag{1} Vidk+1​=ωVidk​+c1​r1​(Pidk​−Xidk​)+c2​r2​(Pgdk​−Xidk​)(1) X i d k + 1 = X i d k + V k + 1 i d (2) X_{id}^{k+1}=X_{id}^k+V_{k+1_{id}}\tag {2} Xidk+1​=Xidk​+Vk+1id​​(2)其中, ω \omega ω为惯性权重; d = 1 , 2 , ⋯   , n d=1,2,\dotsm,n d=1,2,⋯,n; k k k为当前迭代次数; V i d V_{id} Vid​为粒子的速度; c 1 c_1 c1​和 c 2 c_2 c2​是非负的常数,称为加速度因子; r 1 r_1 r1​和 r 2 r_2 r2​是分布于 [ 0 , 1 ] [0,1] [0,1]区间的随机数。为防止粒子的盲目搜索,一般建议将其位置和速度限制在一定的区间 [ − X m a x , X m a x ] [-X_{max},X_{max}] [−Xmax​,Xmax​]、 [ − V m a x , V m a x ] [-V_{max},V_{max}] [−Vmax​,Vmax​]。

    03

    粒子群优化算法python程序_粒子群算法的具体应用

    粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization, PSO)作为进化计算的一个分支,是由Eberhart和Kennedy于1995年提出的一种全局搜索算法,同时它也是一种模拟自然界的生物活动以及群体智能的随即搜索算法。 粒子群优化算法起源于鸟群觅食的过程,一个核心机制是每只小鸟各自觅食,并记住一个离食物最近的位置,通过和其他的小鸟交流,得到整个鸟群已知的最佳位置,引导鸟群朝着这个方向继续搜索。 还有两个关键设置:粒子历史最优位置(pBest向量)、群体历史最优位置(gBest向量)。 这里pBest向量是一组向量,它包含了每个粒子的历史最优位置,gBest向量为pBest向量中适应值最高的向量,即全局最优。 说明:算法中一般取要优化的目标函数作为适应值函数,评估适应值的大小,然后更新pBest向量和gBest向量。

    02
    领券