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計算機藝術論文范文1
關鍵詞：數字技術藝術藝術設計
藝術的發展，依賴于社會和科技的發展，技術的進步將帶來藝術的變革，藝術家的臆想獲得科學技術的推助，就會發出絢麗的光彩。數字藝術便是隨著計算機的發展和普及而誕生和發展的。數字藝術又稱數碼藝術，是使用數字、信息技術制作、傳播的各種形式的藝術作品，包括數字影像、數字音樂、多媒體動畫和網絡游戲等。
數字化時代計算機介入越來越多的領域，使人類生活發生了顯著變化。數字技術在藝術領域的應用，是藝術和科技之間的革命，幾乎波及所有藝術領域。計算機將人從許多復雜的、重復性的、繁瑣的體力勞動中解放出來，把精力集中于創意和設計本身，同時，藝術的概念也發生了改變。
一、計算機數字技術在藝術設計領域的發展歷程
自1949年麻省理工學院開發出旋風計算機，人們就一直試圖使用計算機來進行繪畫、設計、作曲等藝術創作，并取得了令人矚目的成就。如貝爾實驗室以字母、標志的集散、疊印創作了“計算機”。東京大學藝術研究室創作了計算機藝術圖和計算機動畫的單體。1967年，GTG計算機藝術家小組創作了“返回正方形”等許多作品。但這些都是基于實驗室的藝術探索，直至1980年蘋果電腦公司推出Macintosh電腦桌面排版系統（DTP），計算機才面向個人，在藝術設計領域迅速發展，并衍生出計算機數字藝術與設計。蘋果電腦也因高科技創新而獲得尊重。1990年英國皇家藝術學院開設計算機藝術設計系（CRD），主要學習和研究互動設計（interactiondesign），努力使藝術與技術協同發展?，F在，數字藝術已涉及藝術的各個領域，藝術的形式和內涵都發生著變化。
二、計算機數字藝術的特點
1.解放了手工時代對思想的束縛
計算機不但可以高仿真模仿傳統的藝術效果，也比傳統方式節省時間，提高效率。如藝術設計，計算機隨意縮放觀察等優勢，使設計更加精細，無需尺規等工具，比手工精確、規范。手工繪圖需要紙筆、尺規等工具，勾形、渲染等過程，更改設計，修改起來比較困難。計算機則有多樣修改方式，如photoshop中的“歷史記錄”和“快照”面板，可隨意雙向一步步撤消或重做，退或進到任一點，3DsMax的“堆?！眲t可從已完成的設計中的任意一點介入，增加新命令或刪除、更改舊命令，影響最終效果。傳統繪圖需要較強的繪畫功底，而計算機輔助設計則更注重設計思想和修養，對繪畫功夫要求不是很高。計算機解放了手工時代對思想的束縛，為創作提供了寬裕的自由發揮空間，使作品最大程度地完美。
2.豐富了藝術的傳達形式
計算機的應用創造了全新的交流方式，及時交互是數字藝術獨有的技術，廣泛應用在各種形式數字藝術中，如Flash角色動畫、網頁、互動游戲等。交互功能改變了傳統藝術中受眾的被動角色，受眾也可以參與到藝術的“創作過程”，讓受眾判斷選擇，不同的選擇將出現不同的過程和結局，加強受眾參與感，提高興趣。
3.表現傳統藝術無法企及的效果
數字藝術是一種全新的藝術形式。多媒體技術將圖像、聲音、文本、動畫、音頻甚至是氣味等多種傳達形式集合在一起，豐富了藝術語言和表現形式，提高了作品的感染力。
虛擬現實是高級人機界面，模擬人的視覺、聽覺、觸覺等感官功能，使人沉浸在計算機生成的能看、能聽、可觸、可嗅等感受的虛擬世界里，能通過語言、手勢、肢體動作、視線移動等方式與計算機實時交互，一切都與現實的感覺一樣。它不僅可以模擬現實，也可重建古跡，甚至是虛幻的世界，讓人感受真實世界中無法親身經歷的體驗。虛擬現實可充分滿足藝術創作對感受的表現，給藝術家和設計師的創造提供更多的創作自由。目前常見的虛擬現實軟件有QuickDraw3D、VRML、Metastream、3DDreams、QTVR、Cult3D等。如蘋果的QuickDraw3D能在視窗中對三維幾何體實施拖拽而進行任意角度的觀察，還能變換燈光、材質等，展示三維物體極為方便。
三、數字藝術主要涉及領域及內容
計算機數字藝術在很多方面是交叉的應用關系，比如動畫，在影視、環境藝術設計、工業模型等方面應用都很廣泛，所以不能孤立對待。數字藝術的發展促進學科融合。
1.計算機輔助設計應用較早，比較成熟。如視覺傳達設計，計算機已牢牢占據了高檔彩色輸出、印刷等領域。環境藝術設計，AutoCAD、3DsMax已成了建筑等行業計算機輔助設計的代名詞，基于CAD開發的軟件多如繁星。工業設計，Pro/ENGINEER具有模擬實體造型功能，能縮短產品開發的時間并簡化開發的流程。它的三維創作過程是確定有關物體屬性的具體數據，計算機由屏幕實時、準確地展現物體的三維效果，最終可將數據傳送至數控機床，制作實體模型、成品模具。計算機的介入，改變了傳統的生產模式。
2.計算機繪畫，是較新、較熱門的藝術門類?？筛袎毫Φ臄底止P使用起來接近于傳統的畫筆，在電子畫布上，可以選取任意種類、形狀、大小的“畫筆”，沾上“水墨”或“顏料”，在不同質地的“紙”上繪畫，筆跡表現出顏色和不同質地紙面的肌理效果，“筆觸”會隨手的壓力大小和移動快慢而做粗細、深淺、虛實、飛白等變化，模擬現實產生的效果，將傳統的繪畫藝術從紙和筆中解放出來，達到所需的藝術效果。油畫、雕塑、版畫等也有使用計算機進行創作的。及時交互等優勢使計算機超越了傳統工具被動的地位，2D插畫和概念藝術廣泛應用于商業廣告插畫、出版物插圖、游戲美術中。
3.計算機多媒體動畫是目前應用非常廣泛的一門藝術形式，門類很廣。按制作方法，可分為二維動畫和三維動畫；按長短，可分為動畫短片、動畫電影（電視劇）；按劇種，可分為故事片、兒童劇、科教片等。
①二維動畫（2D）。目前二維動畫制作軟件可分為日本派和歐美派，有矢量和點陣兩種圖形模式。Flash是一款不錯的面向個人的二維動畫軟件，已成為網頁上的標準，許多個人愛好者加入到“閃客”行列，制作出了非常經典的作品，一些電視臺也播放網上經典的Flas。但它對于生產型的動畫力不從心。RetasPro最早開發于蘋果平臺，現已占領了日本動畫界95%以上的市場，制作出了許多我們熟悉的電影，如《魯賓三世（LupinThe3rd）》《蜘蛛人（Spider-Man）》等。我國也有不少單位使用，上海美術電影制片廠用其制作了《我為歌狂》等卡通片。二維動畫的制作主要分為前期創作和后期加工兩大部分。以前前期創作主要靠手工完成，包括規劃、劇本、造型設計、構圖設計、背景、原畫、動畫等。計算機主要介入后期加工，包括攝影表錄入、動畫掃描、背景掃描、色指定、描線上色、背景修圖、特效制作、動畫渲染、輸出錄制等。隨著計算機軟硬件的發展，傳統的前期創作也引入了計算機，二維動畫的生產過程已經完全進入了全數字、無紙化時代。RetasPro的制作過程與傳統的動畫制作過程十分相近，它由模塊替代了傳統動畫制作中描線、上色、特效處理、拍攝合成等全部過程。②三維動畫（3D）。三維動畫用途非常廣泛，是數字娛樂時代的新興產業，具有不可估量的前景。許多電影、電視和游戲特技，多媒體演示、產品設計使用計算機三維動畫來表現。三維軟件比較復雜，目前還沒有統一標準，也沒有占絕對優勢的軟件，各家軟件的理念也不相同。往往幾秒鐘的精彩鏡頭，要花數月時間制作。三維圖像主要還是顯示在平面上的二維圖像，還不是真正空間上顯示的三維圖像，只是用三維方式建立模型。三維動畫制作可分為動畫規劃、建模、貼圖、燈光和場景設置、動畫設置、渲染、后期合成7個階段。常見軟件有PC的3DMax-Studio、Maya、Softimage等，蘋果的Infini-D、StrataStudioPro、Poser、AnimationMaster、Form-Z、ElectricImage、Lightwave、Cinema4D等。
4.數字視頻。數字視頻就是先用攝像機之類的視頻捕捉設備，將影像信息轉變為視頻信號，記錄到儲存介質。播放時，將視頻信號轉變為幀信息并顯示出來。數字信息還可以解碼成模擬信號在普通電視機上觀看。QuickTime是國際標準化組織選定的MPEG-4視頻標準，可以在電腦上編輯和播放數字視頻，將視頻、音頻、三維動畫和虛擬現實在基于蘋果和PC的電腦之間自由擴展。目前有FinalCut（非線性編輯）、Shake（高級特效合成）、CinemaTools（電影剪輯）、DVDStudioPro（DVD制作）等專業軟件。
5.電子書
①電腦上閱讀的電子書，充分利用電腦的優勢，功能最強大。其動態的多媒體信息，有更好的交互性，集多種感官刺激于一體，避免了靜態的文字和圖片的單一，調動讀者的興趣。世界上許多著名報紙、雜志紛紛推出電子版，如《NewWebPick》《摩托車雜志電子版》《動客電子雜志》以及中國的《Z-com》等。
②手機電子書。隨著智能手機的普及，用手機閱讀的電子書越來越多?，F代人上班節奏緊張，利用上下班的一點空余時間讀一些輕松的帶音樂、動畫的手機電子書是實在的消遣，攜帶方便。許多網站提供基于WindowsMobile、Linux、Symbian等智能手機的電子書下載，用戶自己也可以非常方便地創建電子書。
③實物電子書，是拿在手上閱讀的外型像傳統書籍的電子書，這是傳統書籍的延伸。這種新形式的電子書外觀和普通書籍接近，可以拿在手上，但是帶有多媒體視聽等新功能，它甚至能聽到讀者的說話、心跳等聲音。
6.游戲美術。游戲美術近年發展迅猛，包括游戲片頭、場景、人物、服裝、道具等。現在游戲美術發展成了圍繞游戲開發的產業，它以實物的形式再現游戲中的人物、服裝、道具等，深受游戲“粉絲”喜愛，每當一個新游戲，就會有大量的與游戲相關的玩偶在網上交易、市場上出售。
四、計算機數字藝術的發展趨勢
計算機對藝術的影響不僅表現在它能更有效率地創作，也給藝術與設計帶來了新的風格和形式，藝術表現形式越來越豐富。數字媒體技術的發展，多種傳達方式的綜合應用，為視覺藝術的創新提供了新的條件和機遇，新的熱點不斷涌現。應用視頻、動畫、交互等綜合手段創造的藝術作品，豐富了藝術門類，逐漸演變成為一個新的領域?；ヂ摼W促進了信息的傳遞，給人們提供了一種新的傳達媒體，同時也創造了一種新的交流方式。藝術家可以在互聯網上跨地域協同創作，藝術的創作和欣賞不再受地域的制約。藝術是創新過程，融合了人工智能技術的計算機甚至有可能根據設定條件自行進行藝術創作。
結語
計算機數字藝術與設計如此蓬勃的發展，是技術與藝術完美結合的體現。計算機技術的發展和多媒體的開發為藝術創作提供新的機遇、新的表達方式、新的藝術語言和風格，藝術的概念有了顯著變化。同時，藝術的創新也對計算機有了更高的要求，反過來促進了計算機軟硬件的開發。藝術家創造精神財富，應關注新技術的發展，以開放的姿態迎接新事物，自由地進行創作。海納百川才能適應新時期的需要。計算機畢竟是工具，藝術的價值應是設計師富有的藝術才華和設計思想。只有重視創造性思維的拓展與能力的提高，才能設計出富有藝術魅力的有意義的作品。
參考文獻：
王受之著《世界現代設計史》.廣州：新世紀出版社，1995年版。
迪尚著《電腦圖形設計》.杭州：浙江人民美術出版社，1995年版。
計算機藝術論文范文2
1.1行業特點
衛生服務作為特殊的服務行業，其管理方式千差萬別，但隨著醫療體制改革的不斷深入，衛生服務行業的管理模式正在趨于統一。作為衛生服務主體的醫院等機構擁有大量的患者、醫生、護士等工作人員，裝備了大量的先進儀器設備，每天處理大批業務，產生了龐大的信息，醫院一直是當前醫學信息潮流中最活躍的領域。隨著計算機和網絡性能的提高，計算機技術已經在衛生服務行業中發揮著極大的作用，尤其實在醫院的醫療、教學、科研、管理、等各方面得到越來越廣泛的應用。醫療服務機構的醫學信息化管理程度不斷提高，三級以上醫院全部實現了醫學信息的計算機管理。各種衛生醫療機構和管理部門也都采用了對醫學信息的計算機管理。
1.2教育特點
高等職業教育中，衛生職業院校的培養目標是主要是使求學者獲得衛生職業或職業群所需的實際能力(包括技能和知識等)，提供通向醫療衛生職業的道路。因此培養學生的實踐技能操作時培養的重點方向。實踐技能不僅包括醫學相關的實踐技能，還包括對計算機技術的使用和醫學信息計算機技術的熟練使用。而當下大部分衛生類院校沒有開設專門的醫學信息計算機相關課程，學生在進入工作崗位前需要單獨進行相關的崗前醫學信息計算機技能的培訓，才能進入工作崗位。由此可見在醫學院校和衛生職業學院開設醫學信息計算機技術課程已經迫在眉睫。
1.3計算機教學
衛生職業學院的計算機教學現今仍以計算機基礎知識為主要教學內容，一般學時為54學時，主要講授計算機基礎知識、網絡基礎知識、Office辦公自動化等方面內容。在實際的教學過程中發現許多學生在中學時代的計算機課程中已經學會了上述大部分知識，教學存在重復性，同時也無法突出衛生職業學院的特點，和醫學專業的特點。不能實現與醫療衛生服務機構的崗位需求無縫對接。因此在衛生職業學院等衛生類院校開設醫學信息計算機課程，已經成為了目前迫切需要解決的問題
2醫學信息計算機應用技術和醫學信息系統
2.1醫學信息計算機應用技術
醫學信息計算機應用技術是一門以醫學信息為主要探究對象，以醫學信息的運動規律及應用方法為主要探究內容，以現代計算機為主要工具，以解決醫藥工作者在處理醫學信息過程中的各種問題為主要探究目標的一門新興學科，是一門介于醫學、計算機科學與信息學之間的交叉學科，應用性強有不乏自身基礎理論的探究。
2.2醫學信息系統醫學信息系統
涵蓋整個與醫療、衛生有關的信息加工、傳遞、存儲以及利用等相關的信息系統，包括公共衛生信息系統、醫療服務信息系統（主要由醫院信息系統組成），衛生行政管理信息系統所組成。
3教學計劃和實施方案
3.1教材選擇
醫學信息計算機應用技術作為一門新興學科，目前可供選擇的教材較少，推薦使用以下教材：（1）《醫學信息計算機應用技術》，高等教育出版社。該教材也是全國醫學信息技術人才培養工程教材、全國醫學信息技術考試管理中心崗位技能考試的制定教材。（2）《衛生信息學》，衛生出版社。
3.2教師培訓
原有的衛生職業學院的計算機課教師和實驗教師可以參加全國醫學信息技術考試管理中心的培訓，考試后獲得相關的從業資格。同時鼓勵教師到醫院等醫療衛生服務機構進修，參觀、學習，了解醫學信息計算機技術的實際應用，更好地實現教學目標。3.3教學計劃在第一學年即可開設，建議設54學時，其中理論12學時，實踐42學時。同時針對不同專業制定不同的教學計劃。
3.4教學目標及其具體實施方案
衛生職業院校開設的專業較多，以我院為例，開設了護理、口腔醫學技術、醫學檢驗技術、藥學、康復治療技術、醫學營養、公共衛生管理等專業。不同的專業學生學習的專業課程完全不同，日常使用和管理的醫學信息也不盡相同，可以針對專業開設不同的課程。如護理專業學生重點介紹門診護士和住院護士的醫學信息計算機技術的使用。藥學專業學生重點學習藥房（藥局）的計算機管理系統。檢驗專業重點學習醫學、衛生檢驗、檢疫實驗室的醫學信息的管理。根據不同的專業突出不同的側重點，在教學中可以分專業教學，從而達到醫學信息計算機技術的學習目的。下面以護理專業學生為例介紹教學目標及其具體實施方案。護理專業學生可根據學習方向重點學習醫院信息系統的門診護理工作站、住院護理中心和社區衛生服務機構等衛生服務機構的醫學信息管理系統軟件的使用。以住院護理中心的計算機管理中，住院護士應具備以下醫院信息系統的計算機操作能力，如表1，表2所示。
3.5改變教學實施策略，改革教學方式
結合醫學信息管理系統軟件的操作采用以實訓教學為主的教學、考核方式。改革考試方式，采用實踐技能操作的考試方法，模擬醫院的科室設置，安裝醫院信息計算機管理系統，同時設置掛號室、收款室、醫生診室、藥局、門診處置室等部門，由不同專業學生扮演患者、掛號護士、收款人員、門診醫生、藥局藥劑師、門診護士，分組進行操作，完成整個門診操作流程。同時鼓勵參加全國醫學信息計算機應用技術認證考試。使學生畢業時獲得雙證。
4結語
計算機藝術論文范文3
1.1出色的表現性
通過計算機輔助設計，設計人員可以實現多種傳統視覺媒介的視覺效果。通過計算機軟件，設計人員不僅可以實現如毛筆、油畫、水彩、版畫等多種畫面效果，各位重要的是，還可以快速簡易實現藝術字、漸變效果、光線效果等較為復雜的視覺效果。并且不僅僅是可以單獨實現這些藝術效果，藝術設計人員還可以將這些藝術效果進行組合實現，比如在油彩畫中插入國畫效果，在版畫中加入簡便等，從而是相關藝術作品可以達到以前手繪創作無法達到的效果。同樣，計算機輔助設計在演示效果上的表現能力上也是同樣出色。在傳統設計流程中，對于一些三維模型演示效果一直是相關工作人員頭疼的項目之一，三維演示不僅首先要考慮如何選擇最合適角度來使二維平面可以充分展現三維場景，還要考慮光影等效果如何與演示進行結合。而通過計算機輔助設計則大大簡化了相關工作量，如3DMax、Maya等軟件，設計人員可以直接將3D模型置于場景之中，通過移動攝像機或調整模型拜訪角度來選取合適效果，甚至可以做成實時控制形式，根據演示需要，及時調整角度。并且在進行演示時，可以快速構建演示場景、光影角度等外部環境。計算機輔助設計在藝術設計中的應用文/辛志偉計算機圖像技術快速發展，使得相關計算機輔助設計技術在藝術設計領域中的應用也在不斷加深。本文通過介紹計算機輔助設計特點，指出了其對于相關藝術審美的影響，供相關人士探討和研究。摘要從而取得出色的演示效果。
1.2較高的創作效率
使用計算機進行設計輔助最為明顯的優點就是修改方便，在傳統設計領域，由于使用主要材料是紙張，因此在進行修改工作時，往往非常麻煩，牽一發而動全身，甚至一些錯誤會導致繪圖、雕刻等作品需要重新進行創作，無疑增加了創作工作量。但是如果使用計算機進行相關設計工作，則可以避免相關問題帶來的困擾，通過計算機輔助設計軟件“所見即所得”的特性，設計師可以直接對需要修改的部分進行替換、縮放、旋轉甚至刪除等效果，并且可以實時看見修改后的實際效果，從而可以快速對修改方案進行調整，從而使修改工作可以取得預想效果，提升創作效率。計算機輔助設計還可以極大縮短設計工作周期。在進行設計時，有很多設計工作都是在進行重復工作，比如設計人員在繪制一個大樓，那么大樓上的窗口在很多情況下，其外形都是一樣的，那么如果使用傳統手繪創作，則需要創作人員一個窗口接著一個窗口繪制，這無疑是非常無聊且耗費時間的。但是通過計算機輔助設計則可以極大減少此類工作的工作量，設計人員可以將如窗口之類的圖形進行保存，然后直接進行復制工作即可。更為重要的是，通過計算機輔助設計，設計人員還可以將配色方案、色調等信息進行儲存，在需要時直接調出即可，而這種操作相對于傳統手繪操作，無疑是巨大進步，通過此類操作可以使設計人員節省下大量時間，從而提升工作效率。
1.3簡易的圖像處理
圖像處理工作主要是指將外部采集的圖像輸入電腦進行修改等再次創作的過程。而這在過去進行藝術設計時是很難做到。相關設計人員幾乎不可能在一張拍攝的照片或者他人的作品上進行直接創作。計算機輔助設計則可以提供相關功能，比如設計人員可以直接通過掃描或直接拷貝數據等方式，將圖像導入電腦，然后直接對圖像進行處理。設計人員可以通過Photoshop軟件直接對畫面進行裁剪、復制、調整等，或者直接將其轉化為手繪圖，從而實現對于圖像的二次創作，通過這種圖像處理可以幫助設計人員快速實現對于設計思路的學習和對圖像數據的處理，從而提升藝術設計效果。
2計算機輔助對于藝術審美的影響
計算機應用對于很多專業領域影響都是十分巨大的，對于藝術審美的影響亦是如此。計算機輔助設計使相關專業產生深遠而巨大的變革。通過計算機相關技術，設計人員可以創作出在傳統藝術設計中無法創作的作品，因而使人們對藝術設計也有了全新的認識，進而產生新型設計審美意識和相關思維方式。設計人員可以使用相關計算機軟件創建漫游演示動畫，從而可以逼真的模擬出實際場景，觀眾則可以通過這種演示模式從不同視角瀏覽空間效果，使人身臨其境，而這種演示模式是在傳統藝術設計中難以想象的，并且通過設計人員可以在演示過程中插入多樣的燈光和音響，來提升演示效果。這些豐富多彩的演示效果，在使觀眾得到全新藝術體驗同時，也對觀眾審美觀產生了潛移默化影像。首先，計算機輔助使觀眾對藝術設計提出了更高視覺效果。由于計算機輔助，使得傳統單一不變的設計效果越來越難以適應藝術設計發展趨勢，觀眾需要更加刺激、多樣的視覺、聽覺體驗。而這無疑會對相關設計人員設計水平提出了更高要求，相關設計人員也需要加強與觀眾的交流和溝通，從而設計出更加符合觀眾興趣的作品。其次，計算機技術發展的同時，也隨之產生了相應的藝術元素，比如音樂中的“電音”效果、動畫領域的動畫渲染效果等，這些都是傳統藝術中不存在的新型藝術元素。因此設計人員在進行設計工作時，也需要考慮將這些元素加入藝術作品中，以提升作品效果。
3結束語
計算機藝術論文范文4
論文關鍵詞：遺傳算法
1 引言
“物競天擇，適者生存”是達爾文生物進化論的基本原理，揭示了物種總是向著更適應自然界的方向進化的規律?？梢?，生物進化過程本質上是一種優化過程，在計算科學上具有直接的借鑒意義。在計算機技術迅猛發展的時代，生物進化過程不僅可以在計算機上模擬實現，而且還可以模擬進化過程，創立新的優化計算方法，并應用到復雜工程領域之中，這就是遺傳算法等一類進化計算方法的思想源泉。
2 遺傳算法概述
遺傳算法是將生物學中的遺傳進化原理和隨[1]優化理論相結合的產物，是一種隨機性的全局優算法。遺傳算法不但具有較強的全局搜索功能和求解問題的能力，還具有簡單通用、魯棒性強、適于并行處理等特點數學建模論文，是一種較好的全局優化搜索算法。在遺傳算法的應用中，由于編碼方式和遺傳算子的不同，構成了各種不同的遺傳算法。但這些遺傳算法都有共同的特點，即通過對生物遺傳和進化過程中選擇、交叉、變異機理的模仿，來完成對問題最優解的自適應搜索過程?；谶@個共同點，Holland的遺傳算法常被稱為簡單遺傳算法（簡記SGA），簡單遺傳算法只使用選擇算子、交叉算子和變異算子這三種基本遺傳算子，其遺傳進化操作過程簡單，容易理解，是其他一些遺傳算法的雛形和基礎，這種改進的或變形的遺傳算法，都是以其為基礎[1]。
2.1遺傳算法幾個基本概念
個體(IndividualString)：個體是遺傳算法中用來模擬生物染色體的一定數目的二進制串，該二進制串用來表示優化問題的滿意解。
種群(population)：包含一組個體的群體，是問題解的集合。
基因模式(Sehemata)：基因模式是指二進制位串表示的個體中，某一個或某些位置上具有相似性的個體組成的集合，也稱模式。
適應度(Fitness)：適應度是以數值方式來描述個體優劣程度的指標，由評價函數F計算得到。F作為求解問題的目標函數，求解的目標就是該函數的最大值或最小值。
遺傳算子(genetic operator)：產生新個體的操作，常用的遺傳算子有選擇、交叉和變異。
選擇(Reproduetion)：選擇算子是指在上一代群體中按照某些指標挑選出的，參與繁殖下一代群體的一定數量的個體的一種機制龍源期刊。個體在下一代種群中出現的可能性由個體的適應度決定，適應度越高的個體，產生后代的概率就越高。
交叉(erossover)：交叉是指對選擇后的父代個體進行基因模式的重組而產生后代個體的繁殖機制。在個體繁殖過程中，交叉能引起基因模式的重組，從而有可能產生含優良性能的基因模式的個體。交叉可以發生在染色體的一段基因串或者多段基因串。交叉概率（Pc）決定兩個個體進行交叉操作的可能性數學建模論文，交叉概率太小時難以向前搜索，太大則容易破壞高適應度的個體結構，一般Pc取0.25~0.75
變異(Mutation)：變異是指模擬生物在自然的遺傳環境中由于某種偶然因素引起的基因模式突變的個體繁殖方式。在變異算子中，常以一定的變異概率（Pm）在群體中選取個體，隨機選擇個體的二進制串中的某些位進行由概率控制的變換（0與1互換）從而產生新的個體[2]。如果變異概率太小，就難以產生新的基因結構，太大又會使遺傳算法成了單純的隨機搜索，一般取Pm=0.1~0.2。在遺傳算法中，變異算子增加了群體中基因模式的多樣性，從而增加了群體進化過程中自然選擇的作用，避免早熟現象的出現。
2.2基本遺傳算法的算法描述
用P(t)代表第t代種群，下面給出基本遺傳算法的程序偽代碼描述：
基本操作：
InitPop（）
操作結果：產生初始種群，初始化種群中的個體，包括生成個體的染色體值、計算適應度、計算對象值。
Selection（）
初始條件：種群已存在。
操作結果：對當前種群進行交叉操作。
Crossover（）
初始條件：種群已存在。
操作結果：對當前種群進行交叉操作。
Mutation（）
初始條件：種群已存在。
對當前種群進行變異操作。
PerformEvolution（）
初始條件：種群已存在且當前種群不是第一代種群。
操作結果：如果當前種群的最優個體優于上一代的最優本，則將其賦值給bestindi，否則不進行任何操作。
Output（）
初始條件：當前種群是最后一代種群。
操作結果：輸出bestindi的表現型以及對象值。
3 遺傳算法的缺點及改進
遺傳算法有兩個明顯的缺點：一個原因是出現早熟往往是由于種群中出現了某些超級個體，隨著模擬生物演化過程的進行，這些個體的基因物質很快占據種群的統治地位，導致種群中由于缺乏新鮮的基因物質而不能找到全局最優值；另一個主要原因是由于遺傳算法中選擇及雜交變異等算子的作用，使得一些優秀的基因片段過早丟失，從而限制了搜索范圍，使得搜索只能在局部范圍內找到最優值，而不能得到滿意的全局最優值[3]。為提高遺傳算法的搜索效率并保證得到問題的最優解，從以下幾個方面對簡單遺傳算法進行改進。
3.1編碼方案
因實數編碼方案比二進制編碼策略具有精度高、搜索范圍大、表達自然直觀等優點數學建模論文，并能夠克服二進制編碼自身特點所帶來的不易求解高精度問題、不便于反應所求問題的特定知識等缺陷，所以確定實數編碼方案替代SGA中采用二進制編碼方案[4]。
3.2 適應度函數
采用基于順序的適應度函數，基于順序的適應度函數最大的優點是個體被選擇的概率與目標函數的具體值無關，僅與順序有關[5]。構造方法是先將種群中所有個體按目標函數值的好壞進行排序，設參數β∈(0,1)，基于順序的適應度函數為：
（1）
3.3 選擇交叉和變異
在遺傳算法中，交叉概率和變異概率的選取是影響算法行為和性能的關鍵所在，直接影響算法的收斂性。在SGA中，交叉概率和變異概率能夠隨適應度自動調整，在保持群體多樣性的同時保證了遺傳算法的收斂性。在自適應基本遺傳算法中，pc和pm按如下公式進行自動調整：
（2）
（3）
式中：fmax為群體中最大的適應度值；fave為每代群體的平均適應度值；f′為待交叉的兩個個體中較大的適應度值；f為待變異個體的適應度值；此處，只要設定k1、k2、k3、k4為（0，1）之間的調整系數，Pc及Pm即可進行自適應調整。本文對標準的遺傳算法進行了改進，改進后的遺傳算法對交叉概率采用與個體無關，變異概率與個體有關。交叉算子主要作用是產生新個體，實現了算法的全局搜索能力。從種群整體進化過程來看，交叉概率應該是一個穩定而逐漸變小，到最后趨于某一穩定值的過程；而從產生新個體的角度來看，所有個體在交叉操作上應該具有同等地位，即相同的概率，從而使GA在搜索空間具有各個方向的均勻性。對公式（2)和（3）進行分析表明，適應度與交叉率和變異率呈簡單的線性映射關系。當適應度低于平均適應度時，說明該個體是性能不好的個體數學建模論文，對它就采用較大的交叉率和變異率；如果適應度高于平均適應度，說明該個體性能優良，對它就根據其適應度值取相應的交叉率和變異率龍源期刊。
當個體適應度值越接近最大適應度值時，交叉概率和變異概率就越小；當等于最大適應度值時，交叉概率和變異概率為零。這種調整方法對于群體處于進化的后期比較合適，這是因為在進化后期，群體中每個個體基本上表現出較優的性能，這時不宜對個體進行較大的變化以免破壞了個體的優良性能結構；但是這種基本遺傳算法對于演化的初期卻不利，使得進化過程略顯緩慢[6]。因為在演化初期，群體中較優的個體幾乎是處于一種不發生變化的狀態，而此時的優良個體卻不一定是全局最優的，這很容易導致演化趨向局部最優解。這容易使進化走向局部最優解的可能性增加。同時，由于對每個個體都要分別計算Pc和Pm，會影響程序的執行效率，不利于實現。
對自適應遺傳算法進行改進，使群體中具有最大適應度值的個體的交叉概率和變異概率不為零，改進后的交叉概率和變異概率的計算公式如式（4）和（5）所示。這樣，經過改進后就相應地提高了群體中性能優良個體的交叉概率和變異概率，使它們不會處于一種停滯不前的狀態，從而使得算法能夠從局部最優解中跳出來獲得全局最優解[7]。
(4)
(5)
其中：fmax為群體中最大的適應度值；fave為每代群體的平均適應度值；f′為待交叉的兩個個體中較大的適應度值；f為待變異個體的適應度值；pc1為最大交叉概率；pm1為最大變異概率。
3.4 種群的進化與進化終止條件
將初始種群和產生的子代種群放在一起，形成新的種群，然后計算新的種群各個體的適應度，將適應度排在前面的m個個體保留，將適應度排在后面m個個體淘汰數學建模論文，這樣種群便得到了進化[8]。每進化一次計算一下各個個體的目標函數值，當相鄰兩次進化平均目標函數之差小于等于某一給定精度ε時，即滿足如下條件：
(6)
式中，為第t+1次進化后種群的平均目標函數值，為第t次進化后種群的平均目標函數值，此時，可終止進化。
3.5 重要參數的選擇
GA的參數主要有群里規模n，交叉、變異概率等。由于這些參數對GA性能影響很大，因此參數設置的研究受到重視。對于交叉、變異概率的選擇，傳統選擇方法是靜態人工設置?，F在有人提出動態參數設置方法，以減少人工選擇參數的困難和盲目性。
4 結束語
遺傳算法作為當前研究的熱點，已經取得了很大的進展。由于遺傳算法的并行性和全局搜索等特點，已在實際中廣泛應用。本文針對傳統遺傳算法的早熟收斂、得到的結果可能為非全局最優收斂解以及在進化后期搜索效率較低等缺點進行了改進，改進后的遺傳算法在全局收斂性和收斂速度方面都有了很大的改善，得到了較好的優化結果。
參考文獻
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