И.Н. Синицын1, Ю.П. Титов2

1−2 ФИЦ «Информатика и управление» РАН (Москва, Россия), Московский авиационный институт (Москва, Россия)

Постановка проблемы. Современные исследования метода муравьиных колоний (ММК) позволили расширить метод до задач непрерывной глобальной оптимизации, где ММК соперничает с другими метаэвристическими методами, например, методом пчелиного роя. К таким модификациям можно отнести Continuous Interaction Ant Colony (CIAC), Continuous Orthogonal Ant Colony (COAC) и другие. Но в реальной практике существует множество задач дискретной оптимизации, описание которых целесообразно проводить с помощью графовой модели.

Цель. Разработать методологию, алгоритмы и средства на основе модифицированных ММК.

Результаты. Определен универсальный алгоритм, позволяющий путем переопределения методов настраивать поиск в соответствии с некоторой целевой функцией и ограничениях. Предложен специальный вид графа, дающий возможность решать задачи выбора рационального набора дискретных параметров системы. Показано, что использование априорной информации о выборе параметров позволяет решить проблему зацикливания алгоритма и ускорить поиск оптимальных решений. Отмечено, что данное свойство позволяет дополнять ММК существующие расчетные алгоритмы с целью их ускорения. Особое внимание уделено применению новых алгоритмов в сельском хозяйстве на основе средств малой авиации.

Практическая значимость. Разработано методическое и алгоритмическое обеспечение, проведена экспериментальная проверка модифицированных ММК оптимизационными средствами для широкого круга задач в сельскохозяйственной отрасли на основе средств малой авиации.

Синицын И.Н., Титов Ю.П. Инструментальное программное обеспечение анализа и синтеза стохастических систем высокой доступности (XV) // Системы высокой доступности. 2021. Т. 17. № 4. С. 24−33. DOI: https://doi.org/ 10.18127/j20729472-202104-02

1. Colorni A., Dorigo M., Maniezzo V. Distributed Optimization by Ant Colonies //Proc. First Eur. Conf. on Artific. Life, Paris, France, F. Varela and P. Bourgine (Eds.), Elsevier Publishing. 1992. P. 134–142. 
2. Dréo J., Siarry P. Continuous interacting ant colony algorithm based on dense heterarchy. Future Generation Computer Systems.  V. 20. Issue 5. 2004. P. 841–856. https://doi.org/10.1016/j.future.2003.07.015
3. Hu XM, Zhang J, Li Y. Orthogonal methods based ant colony search for solving continuous optimization problems. JOURNAL OF COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 23(1): 2–18 Jan. 2008.
4. Карпенко А.П. Современные алгоритмы поисковой оптимизации. Алгоритмы вдохновленные природой. Изд. 2-е. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2017.
5. Курейчик В.М., Кажаров А.А. О некоторых модификациях муравьиного алгоритма // Известия ЮФУ. Технические науки. 2008. № 4 (81).
6. Павленко А.И., Титов Ю.П. Сравнительный анализ модифицированных методов муравьиных колоний // Научно-практический журнал «Прикладная информатика». 2012. №4(40). С. 100–112.
7. Титов Ю.П. Модификации метода муравьиных колоний для решения задач разработки авиационных маршрутов // Автоматика и телемеханика. 2015. №3 (76). Академиздатцентр «Наука» РАН. С. 108–124.
8. Хахулин Г.Ф., Титов Ю.П. Система поддержки решений поставок запасных частей летательных аппаратов военного назначения // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2014. Т. 16. № 1–5. С. 1619–1623.
9. Судаков В.А., Титов Ю.П. Применение модифицированного метода муравьиных колоний для поиска рационального назначения сотрудников на задачи с применением нечетких множеств // Статистика и Экономика. 2020. Т. 17. № 3. С. 79–91. DOI 10.21686/2500-3925-2020-3-79-91
10. Титов Ю.П., Давыдкина Е.А. Расширение возможностей метода муравьиных колоний путем применения нечетких множеств // Тенденции развития науки и образования. 2019. Т. 2. № 54. С. 16–19.
11. Титов Ю.П. Модификации метода муравьиных колоний для разработки программного обеспечения решения задач многокритериального управления поставками // Современные информационные технологии и ИТ-образование. 2017. Т. 13. № 2. С. 64–74. DOI 10.25559/SITITO.2017.2.222
12. Титов Ю.П. Опыт моделирования планирования поставок с применением модификаций метода муравьиных колоний в системах высокой доступности // Системы высокой доступности. 2018. Т. 14. № 1. С. 27–42.
13. Синицын И.Н., Шаламов А.С. Лекции по теории систем интегрированной логистической поддержки. М.: Торус Пресс. 1-е изд. 2012. 624 с.; 2.е изд. 2019. 1072 с.
14. Синицын И.Н., Шаламов А.С., Титов Ю.П. Методологические проблемы стохастического моделирования, фильтрации и оптимизации организационно-технико-экономических систем высокой доступности // Системы высокой доступности. 2016. Т. 12. № 2. С. 38–54.
15. Синицын И.Н., Шаламов А.С., Титов Ю.П. Перспективные информационные технологии оптимального управления организационно-технико-экономическими системами // Перспективные направления развития отечественных информационных технологий: Материалы II Межрегиональной научно-практич. конф. / Под ред. Б.В. Соколова. Севастополь: СевГУ. 2016. С. 18–19.
16. Синицын И.Н., Шаламов А.С., Корепанов Э.Р., Белоусов В.В., Титов Ю.П. Методическое и инструментальное программное обеспечение моделирования процессов в организационно-технико-экономических системах массового применения // Системы высокой доступности. 2017. Т. 13. № 1. С. 65–90.
17. Гомберг А.А. Легкий многоцелевой самолет ЛМС-901 «БАЙКАЛ» – ПРЕМЬЕРА МАКС-2021 // Воздушно-космическая сфера. 2021. № 3(108). P. 64–69.
18. Шевченко А.В., Мигачев А.Н. Обзор состояния мирового рынка беспилотных летательных аппаратов и их применения в сельском хозяйстве // Робототехника и техническая кибернетика. СПб.: ЦНИИ РТК. 2019. Т. 7. № 3. С. 183–195. http://doi.org/ 10.31776/RTCJ.7303
19. Astapov G.A.Yu., Prishutov K.A., Krivolapov I.P., Astapov S.Y., Korotkov A.A. Amazonia Investiga J. 2019. 8(23). С. 27–36. https://www.amazoniainvestiga.info/index.php/amazonia/article/view/839
20. Sutugina I.M., Mamin R.G. Vestnik Orel GAU J. 2013. 3(42). С. 2–6. https://doi.org/10.3846/16487788.2013.861224
21. Савин И., Вернюк Ю., Фараслис И. Возможности использования беспилотных летательных аппаратов для оперативного мониторинга продуктивности почв // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева [S.l.]. 2015. №. 80. Р. 95–105. doi:10.19047/0136-1694-2015-80-95-105
22. Зубарев Ю., Фомин Д., Чащин А., Заболотнова М. Использование беспилотных летательных аппаратов в сельском хозяйстве // Вестник Пермского федерального исследовательского центра, 2019. № 2. С. 47–51. https://doi.org/10.7242/2658705X/2019.2.5
23. Старовойтов В.И., Старовойтова О.А., Балабанов В.И., Манохина А.А. Оптический полевой мониторинг в оригинальном картофелеводстве // Наука в центральной России. 2019. 6 (42). С. 91–99. http://doi.org/10.35887/2305-2538-2019-6-91-99