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并行遗传算法骨架的研究与实践的任务书 任务书 一、任务背景 随着计算机技术的不断发展和硬件设备的不断升级,高性能计算已成为现代科学研究的基石之一。并行计算机系统的出现和应用,一定程度上解决了传统计算机设备在计算能力和效率方面的局限性。在众多的并行计算算法中,遗传算法是一种强有力的优化方法,被广泛应用于解决大规模、复杂的优化问题。与传统优化方法不同的是,遗传算法是一种基于生物进化思想的全局优化搜索方法,能够在多维搜索空间中有效进行求解。 然而,传统的遗传算法依然受到许多问题的制约。其中一种显著的问题是收敛速度较慢,不能充分发挥并行计算机系统的能力。近年来,研究者们致力于将并行计算机系统与遗传算法相结合,以提高算法的求解能力和效率。 因此,本次任务的研究目的在于探究并行遗传算法的骨架结构及实践应用,进一步提高算法的并行化和优化水平。 二、研究内容 1.了解遗传算法的核心原理及基本流程,掌握传统遗传算法方法的具体实现步骤。 2.研究并行遗传算法的基本原理和并行化方法,深入探究遗传算法并行化的优化策略和算法设计。 3.探究并行计算机系统的基本组成结构和主要并行计算技术,了解MPI和OpenMP等常用的并行框架和库。 4.分析并行计算机系统在遗传算法中的应用,研究如何充分发挥计算机并行处理的能力提高算法效率。 5.设计并实现并行化遗传算法,并通过实验验证算法的性能和效果。 三、研究要求 1.研究论文应具有较强的学术水平,包括文献综述、理论探讨和实验验证等内容。 2.研究者应该具备扎实的算法和编程基础,熟悉并行计算机系统和遗传算法的基本原理。 3.研究者应熟悉常用的并行框架和库,如MPI和OpenMP等,掌握并行计算机系统的基本原理和实现方法。 4.研究者应该熟练掌握算法设计、实验测试和结果分析等方面的方法与技术,能够有效地完成实验和数据分析工作。 5.本次研究要求研究者能够独立设计和实现并行遗传算法,并能够独立完成论文撰写。 四、预期成果 1.研究者应完成一篇不少于12000字的研究论文,论文应包括文献综述、算法设计、实验验证和结果分析等内容。 2.研究者应编写并开发出一套并行遗传算法实现方法,并在实验环境中验证其性能和效果。 3.研究者应能够熟练掌握并行遗传算法的设计和实现方法,具备较强的算法优化和改进能力。 4.研究者应在本次任务中,对于并行计算机系统和遗传算法的基本原理和应用等方面有更深入的了解。 五、任务分工 本次研究工作可以由一到多名研究者合作完成。任务工作分配如下: 1.负责文献综述、理论探讨和实验设计等方面的工作。 2.负责并行遗传算法的开发和实现,对算法进行优化和改进。 3.负责实验环境的搭建和实验数据收集与分析,完成实验结果的整理和报告撰写。 4.负责论文的撰写和论文的修改与审定工作。 六、参考文献 [1]GoldbergDE,DebK,ClarkJH,etal.GeneticAlgorithms,Noise,andtheSizingofPopulations.ComplexSystems,1993,11(1):43-72. [2]HollandJH.Adaptationinnaturalandartificialsystems,anintroductoryanalysiswithapplicationstobiology,control,andartificialintelligence.MITPress,Cambridge,1992. [3]WuFWandYuanXJ.Parallelgeneticalgorithmsforengineeringoptimization.ComputersandStructures,1999,73(3):221-232. [4]JinYH,SendhoffB.Pareto-basedmulti-objectivemachinelearning:Anoverviewandcasestudies.IEEETransactionsonSystems,Man,andCybernetics,PartC(ApplicationsandReviews),2008,38(3):397-415. [5]ChangCH,ZhengKY,ChengWC,etal.Combininggeneticalgorithmwithantcolonyoptimizationforsolvingmulti-objectiveflexiblejob-shopschedulingproblems.ExpertSystemswithApplications,2012,39(5):5623-5636.