多种群协同进化及其在创新概念设计中的应用

摘要

本文提出了一种基于小生境的多种群动态协同进化设计模型，详细描述了这个多种群进化模型，并在创新概念设计中进行成功的应用。主要包括以下工作：1.提出了一种进化模型—多种群协同进化　　基本思想来源于生物知识。生物学上，多种群组成的群落比单种群群落能更有效地利用环境资源、更持久地维持较高的生产力、更具有稳定性。不仅如此，多种群进化过程中由于基因片断搜索范围大，能够更好的适应自然环境的变化，对自身进行调节。同时研究了小生境遗传算法的优势，能够很好的保持种群多样性，达到多峰函数优化的目的。基于这一点，本文提出了将多种群协同进化与小生境技术相结合的思想。在子群体内部，个体按照功能被分成若干小生境；各个子群体之间通过小生境的核心集实现个体交换。2.对创新概念设计一定程度的研究。　　创新概念设计内涵广泛而深刻，一般意义上的概念设计指在建筑的功能和原理基本确定的情况下，建筑外观造型的设计过程。本文着重研究了建筑方面的创新概念设计，将多群体协同进化理论运用到创新概念设计中，强调其外观造型上的视觉震撼效果。同时，在设计过程中，考虑到了建筑方面的动力学问题，提出了一个动力学模型，控制进化过程中建筑的倾斜度和分支结构。3.实现了一套多种群协同进化的建筑创新概念设计工具　　基于以上理论，本文利用ACIS6.03D引擎和VC++6.0设计实现了一套多种群协同进化的建筑创新概念设计工具。利用该工具，建筑设计人员可以进行各种抽象设计，并能与CAD软件结合，构成一套强大的创新概念设计系统。　　最后，本文对所做的工作以及进一步的研究方向做了总结和展望。

目录

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第一章绪论

1.1研究背景

1.2问题提出

1.3本文的内容及主要工作

第二章多种群协同进化模型

2.1进化计算

2.1.1进化计算的特点

2.1.2进化计算的分类

2.1.3进化计算的设计

2.1.4国内外研究现状

2.2模式定理

2.3小生境

2.3.1共享机制

2.3.2小生境识别技术

2.4协同进化模型研究

2.4.1拥挤模型

2.4.2共享适应度模型

2.4.3动态小生境模型

2.5动态协同进化模型

第三章创新概念设计研究

3.1概念设计

3.1.1概念设计方法学的研究

3.1.2建筑信息模型

3.1.3概念设计集成

3.1.4面向并行和协同的概念设计

3.1.5概念设计创新实现

3.3概念设计中的创新

3.3.1功能创新

3.3.3原理创新

3.3.3布局创新

3.3.4形状创新

3.3.5结构创新

3.4创新设计技术

3.5面向建筑创新的概念设计

3.5.1面向建筑创新的概念设计基本内容和要求

3.5.2面向建筑创新的概念设计过程

3.5.3面向建筑创新的概念设计实现

3.6进化设计的思维与方法

3.6.1设计思维的进化过程

3.6.2进化设计系统

3.7建筑进化过程中动力学模型

第四章多种群协同进化在创新概念设计中的应用

4.1问题阐述

4.1.1表现型

4.1.2基因型

4.2协同进化模型

4.3遗传操作

4.3.1交叉算子

4.3.2变异算子

4.3.3选择算子

4.4采用三维建模引擎ACIS的可视化实现技术

4.4.1.ACIS的开发接口

4.4.2特色

4.4.3组件结构

4.4.4几何与拓扑

4.5楼体进化模型

4.5.1底部模型与项部模型

4.5.2一般进化规则

4.5.3单楼体进化规则

4.5.4多楼体进化规则

4.5.5进化结果

第五章研究总结

5.1本文研究总结

5.2下一步的工作

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和参与的课题

致谢