Collective Bionic Algorithm with Biogeography Based Migration Operator for Binary Optimization

Abstract

The meta-heuristic called Co-Operation of Biology Related Algorithms (COBRA) developed earlier for solving real-valued optimization problems has also been modified for solving optimization problems with bi- nary variables (COBRA-b). The algorithm COBRA-b is based on a collective work of five nature-inspired algorithms’ binary modifications such as Particle Swarm Optimization (PSO), the Wolf Pack Search Al- gorithm (WPS), the Firefly Algorithm (FFA), the Cuckoo Search Algorithm (CSA) and Bat Algorithm (BA). Its usefulness and workability were demonstrated on various benchmarks, and COBRA-b also out- performed its components. But solving problems sometimes required too many function evaluations, so the COBRA-b migration operator was modified by integrating biogeography principles for the speedup of the algorithm. Numerical experiments showed that the new modification exhibits high performance and outperforms COBRA-b and therefore its components

Кооперативный бионический алгоритм оптимизации, Co-Operation of Biology Related Algorithms (COBRA), разработанный ранее для решения задач оптимизации с вещественными переменными, был модифицирован также для решения задач оптимизации с бинарными переменными (COBRA- b). Алгоритм COBRA-b основан на коллективной работе бинарных модификаций пяти биони- ческих эвристик, а именно стайного алгоритма (Particle Swarm Optimization, PSO), алгоритма поиска стаей волков (Wolf Pack Search Algorithm, WPS), алгоритма светлячков (Firefly Algorithm, FFA), алгоритма поиска кукушек (Cuckoo Search Algorithm, CSA) и алгоритма летучих мышей (Bat Algorithm, BA). Работоспособность и целесообразность применения метода COBRA-b были продемонстрированы на различных тестовых задачах, COBRA-b превосходила по результатам свои алгоритмы-компоненты. Однако иногда для решения задач оптимизации требовалось слиш- ком много вычислений целевой функции, поэтому был применен биогеографический оператор ми- грации для ускорения работы метода COBRA-b. Численные эксперименты показали, что новая модификация превосходит метод COBRA-b и, как следствие, его компоненты