بررسی راهکارهای مناسب جهت بهینه سازی مصرف انرژی در شبکه های حسگر بی سیم با …

۴-۳ الگوریتم پیشنهادی
هدف الگوریتمی که در این پایان نامه پیشنهاد می کنیم، حفظ سطح بحرانی کارایی همزمان با استهلاک و نزول گره ها با نگه داشتن حداقل تعداد گره های حسگر در مد فعال در WSN می باشد. فرض می کنیم که در وضعیت شبکه هایی با تراکم بالا هستیم و تمام گره ها در عملکرد شبکه شرکت ندارند. برخی گره ها در حالت بیکاری قرار دارند زیرا منطقه های پوشش شان واقعا توسط گره های فعال پوشش می یابند. چنین در نظر می گیریم که این حسگر های بیکار بطور دوره ای برای بررسی خرابی های نهایی گره و بنابراین تضمین پوشش منطقه هایشان بیدار می شوند. در مورد خرابی ها، برای گذر از مد فعال و شرکت در سرویس شبکه تصمیم می گیرند. با اینحال، دو سوال در اینجا مطرح می شود:
تشخیص خرابی چگونه انجام می گیرد؟
حسگرهای خراب چگونه جایگزین می شوند؟
معمولا، زمانیکه گرهی که در مد خواب است، بیدار می شود، یک پیام درخواست آزمایش برای بررسی اینکه آیا گره در حال کاری در مجاورت اش وجود دارد، ارسال می کند. اگر هیچ گره در حال کار وجود نداشته باشد، شروع به عمل کردن در مد فعال می کند؛ در غیراینصورت مجددا می خوابد، ولی سوالات ۱ و ۲ در بالا مطرح شده هنوز منجر به مسائل زیر می شوند:
مسئله ۱: از آنجاییکه گره های حسگر از همسایه هایشان، مخصوصا تعداد گره های در حال خواب/غیرفعال آگاه نمی باشند، چگونه بازه ی بیداری این حسگرها تنظیم می شود؟
مسئله ۲: در طول سرویس شبکه، چگونه کنترل حالتی که دو یا چند گره در حال خواب وجود دارد، همزمان تحقق خواهد یافت که گره در حال کار/فعال خاموش شود؟
مسئله ۱ –حل
برای محاسبه نرخ بیداری گره، از توزیع Weibull برای کاهش رابی های استهلاک و بنابراین افزایش طول عمر شبکه استفاده می کنیم.
در ادامه شرح و آنالیز اجمالی توزیع Weibull ای را که برای دستیابی به طرح قابل اطمینان برای بهینه سازی طول عمر در WSN استفاده می کنیم، ارائه می کنیم.
۴-۴ آنالیز توزیع طول عمرهای آتی
توزیع Weibull یک توزیع پیوسته است. که بطور گسترده برای مدل سازی تابع خطا برای انواع زیاد تجهیزات/شی ها مخصوصا در زمینه قابلیت اطمینان مورد استفاده قرار گرفته است. محبوبیت توزیع Weibull از انعطاف پذیری اش و توانایی اش برای فراهم سازی آنالیز خرابی صحیح و پیش بینی های خرابی ناشی می شود. تابع تراکم احتمال Weibull برابر است با:
(۴-۲)
که در آن پارامتر مقیاس است، پارامتر شکل است ( رفتار تابع نرخ خرابی را نشان می دهد) و پارامتر مکان است. توجه داشته باشید که زمانیکه توزیع در t=0 شروع می شود، داریم بنابراین، تابع تراکم احتمال Weibull برای به کاهش می یابد و تابع توزیع تجمعی اش [۶۳](CDF) برابر است.
اکنون فرض کنید که طول عمرهای دسترس پذیری گره های حسگر بصورت متغیر تصادفی X با توزیع احتمال F نمایش داده می شوند و فرض کنید t یک عدد حقیقی غیرمنفی است. این احتمال که گره در x واحد زمان بعدی با در نظر گرفتن اینکه به مدت t واحد زمانی دردسترس بوده، خراب خواهد شد بصورت زیر تعریف می شود:
(۴-۳)
طبق این تابع که توزیع طول عمرهای آتی گره فراتر از t را بیان می کند، مشخص است که طول عمرهای دسترس پذیری گره ها از توزیع نمایی تبعیت می کنند، میزان زمانی که گره دردسترس بوده است، هیچ تاثیری روی مدتی که احتمال دارد دردسترس بماند، ندارد. در حالت رسمی داریم:
(۴-۴)
بهمین علت، توزیع نمایی، بدون حافظه نامیده می شود. بنابراین، توزیع نمایی برای مدل سازی استهلاک مناسب نیست، زیرا استهلاک یک پدیده ی بدون حافظه نمی باشد.
توزیع طول عمر آتی برای Weibull به مقدار زیر کاهش می یابد:
(۴-۵)
این تابع بطور واضح همانند x به t بستگی دارد زمانیکه است. زمانیکه است، این احتمال که گره حسگر یک واحد زمانی دیگر باقی خواهد ماند، با افزایش t افزایش می یابد. برای ، این احتمال کاهش می یابد و زمانیکه است، توزیع به حالت نمایی و بنابراین بدون حافظه کاهش می یابد. بنابراین، توزیع Weibull قادر به مدل سازی تاثیرات سالخوردگی مختلف بسته به پارامتر شکلش می باشد.
۴-۵ نرخ بیداری گره
معمولا، گره ها در ابتدا در مد خواب می باشند. هر گره به مدت زمان تصادفی تولید شده با توجه به تابع تراکم احتمال Weibull می خوابد، جاییکه نرخ آزمایش گره حسگر می باشد و t نشان دهنده مدت زمان خواب اش می باشد.
پارامتر را تعریف می کنیم که در آن مقدار برای تعریف میانگین مدت خواب اولیه برای هر حسگر غیرفعال و بنابراین نرخ تراکم پیام های probe مورد نظر کاربرد استفاده می شود. هرچه فرکانس بالاتر باشد، خرابی های نهایی بیشتری بسرعت تشخیص داده شده و کنترل خواهند شد، ولی این حالت منجر به افزایش تعداد پیام های موجود می شود. برای تنظیم بهتر نرخ آزمایش، باید ماهیت کاربرد را در نظر گیریم. بعنوان مثال، اگر کاربردی داشته باشیم که مسئول اندازه گیری های دما در هر ساعت باشد، مشخص است که تنظیم برای کاربردی که عملکردش، تشخیص آتش است، یکسان نخواهد بود. از آنجاییکه تعداد گره های در حال خواب توسط سایر گره های در حال کار مشخص نیست، مقدار اولیه برای هر گره غیرفعال برابر تنظیم می شود.
برای تنظیم دقیق نرخ بیداری گره، پارامتر با توجه به قضیه زیر تنظیم می شود:
قضیه ۱: نرخ بیداری گره بطور یکنواخت افزایش می یابد.
اثبات: نرخ آزمایش برابر احتمال بیداری شرطی گره در طول بازه t و با فرض در حالت خواب بودنش در زمان t است. که آن را با ، تابعی از زمان t با نام تابع نرخ آزمایش نشان می د

منبع فایل کامل این پایان نامه این سایت pipaf.ir است

هیم:
(۴-۶)
که در آن f(t) تابع تراکم احتمال است و F(t) تابع توزیع تجمعی است. برای گره حسگر مشخص i، در زمان t و t*، t*>t ، نرخ های آزمایش اش بترتیب برابر و می باشند. واضح است که با توجه به فرمول ۱ و می توانیم به نتیجه < دست یابیم، یعنی نرخ آزمایش گره با زمان افزایش می یابد.
مزیت خود تنظیمی نرخ آزمایش هر گره حسگر در حال خواب این است که از دو مسئله مهم جلوگیری می کند:
گره حسگر در حال خواب نیازی با دانستن تعداد همسایه های مستقیمش برای تنظیم زمان آزمایش اش ندارد؛ که از نگهداری حالت فعلی همسایه جلوگیری می کند که مخصوصا در محیط خشن جاییکه گره های حسگر ممکن است بطور ناگهانی خراب شوند، حائز اهمیت است.
هیچ مکانیزم هماهنگ سازی پیچیده ای برای اجرای ارسال پیام ها بین گره ها مورد نیاز نیست.
مسئله ۲ –حل
تا جاییکه می دانیم، هیچ راه حل واقعی در مقالات برای تضمین این واقعیت پیشنهاد نشده است که تنها یک گره حسگر باید برای هر منطقه در حال نظارت در حالت فعال باشد. علت اینکه چرا هیچ الگوریتم راه حل واقعی وجود ندارد، این است که دو گره حسگر همسایه ممکن است در گام همزمان انتخاب شوند و تصمیم دو گره همسایه ممکن است یکسان باشد. هدف این پایان نامه ، پر کردن این شکاف با پیشنهاد یک طرح خود تثبیتی موثر برای بهبود طول عمر شبکه است. در واقع، استفاده از چنین طرح، به شبکه حسگر این امکان را می دهد تا بجای خرابی غیرقابل پیش بینی، کارایی اش به آرامی تنزل کند.
به مفاهیم و تعاریف زیر نیاز داریم:
تعریف ۱: فرض کنید Id تابع نامگذاری گره های حسگر است. با Id(i) ، شناسه گره i را برای هر گره حسگر i نشان می دهیم. شناسه گره حسگر منحصربفرد است اگر و تنها اگر برای هر برقرار باشد. شناسه گره حسگر اتفاقی است اگر و تنها اگر برای هر برقرار باشد. شناسه گره حسگر بی نام است اگر و تنها اگر برای هر برقرار باشد.
در این تحقیق، شبکه های حسگر بی نام را در نظر نمی گیریم.
تعریف ۲: گره حسگر می تواند در یکی از این سه حالت باشد: فعال، بیدار یا در حال خواب. حالت گره i با S(i) نمایش داده می شود.
تعریف ۳: گره حسگر i مستقل است اگر باشد و i غلبه می شود اگر باشد.

سامانه پژوهشی – بررسی راهکارهای مناسب جهت بهینه سازی مصرف انرژی در شبکه های حسگر بی سیم …

سیاستهای تصدیق وصول بسته ها
سیاستهای کنترل جریان
۳-۷ روشهای مسیریابی
۳-۷-۱ روش ارسال سیل آسا
ارسال سیل آسا، یک تکنیک متداول است که غالباً برای کشف مسیر و انتشار اطلاعات در شبکه های باسیم و یا شبکه های موردی بیسیم به کار گرفته می شود.استراتژی مسیریابی در این روش بسیار ساده است و بر روی نگهداری توپولوژی شبکه به صورت هزینه بر و با الگوریتمهای کشف مسیر پیچیده تکیه نمی کند. ارسال سیل آسا، در حقیقت روش ساده ای را به کار می گیرد. به این ترتیب که هر گرهی که یک بسته داده و یا یک بسته کنترلی را دریافت می کند آن بسته را برای همه همسایه هایش می فرستد. بعد از انتقال، یک بسته همه مسیرهای ممکن را دنبال می کند. مگر این که شبکه قطع شود وگرنه بسته سرانجام به مقصدش می رسد. به علاوه چنان چه توپولوژی شبکه تغییر کند، بسته ای که انتقال داده شده است، مسیرهای جدید را دنبال می کند. شکل (۳-۱ ) اصول روش ارسال سیل آسا را در یک شبکه مخابره داده نشان می دهد.
 
شکل ( ۳-۱ ) : اصول روش ارسال سیل آسا
همان طور که در شکل (۳-۱) ملاحظه می شود، ارسال سیل آسا در ساده ترین شکلش، ممکن است باعث شود که بسته ها به وسیله گره های شبکه به صورت نا محدود برگردانده شوند. برای جلوگیری از این که یک بسته در داخل شبکه به طور نامحدود بچرخد، معمولاً یک رشته شماره پرش[۳۶] در داخل بسته قرار داده می شود.
به صورت اولیه، شماره پرش به صورت تقریبی برابر با قطر شبکه قرار داده می شود. هنگامی که بسته، در داخل شبکه حرکت می کند، شماره پرش به ازای هر پرشی که بسته می پیماید، یک واحد کاهش مییابد، هنگامی که شماره پرش بسته به صفر برسد، بسته به سادگی از پرش دست می کشد و دور انداخته می شود. یک روش دیگر برای حل این مشکل استفاده از یک رشته زمان برای زندگی[۳۷] یا رشته طول عمر است که این رشته، تعداد واحدهای زمانی که یک بسته مجاز است در داخل شبکه زندگی کند را نگه می دارد. بعد از سپری شدن این زمان و اتمام آن، بسته دیگر فرستاده نمی شود. روش ارسال سیل آسا، می تواند از طریق مشخص کردن بسته های داده به صورت منحصر به فرد از یکدیگر و وادار کردن هر گره شبکه برای دور انداختن همه بسته هایی که قبلاً فرستاده شده اند، بهبود یابد. البته چنین استراتژیهای، نیازمند نگه داشتن حداقل تاریخچه آخرین ترافیک است، به این منظور که مشخص شود کدامیک از بسته های داده قبلاً فرستاده شده اند. علیرغم سادگی قواعد انتقال و جلو بردن داده و هزینه نسبتاً پایین نگهداری که برای روش ارسال سیل آسا لازم است، این روش هنگام استفاده در شبکه های حسگر بیسیم، نقصها و کاستی هایی نیز دارد. اولین عیب روش ارسال سیل آسا، آمادگی و قابلیت این روش برای انفجار ترافیکی[۳۸] ، همان طور که در شکل(۳-۲ ) آمده، می باشد.
 
شکل ( ۳-۲ ) : انفجار ترافیکی در روش ارسال سیل آسا
این اثر نامطلوب، در اثر فرستاده شدن نسخه های تکراری بسته های داده و یا کنترلی به گره یکسان به وجود می آید.
دومین عیب عمده روش ارسال سیل آسا، مسئله اصطکاک و یا روی هم افتادگی[۳۹] است. در شکل (۳-۳) مسئله اصطکاک و روی هم افتادگی نشان داده شده است.
 
شکل ( ۳-۳ ) : اصطکاک و همپوشانی در روش ارسال سیل آسا
این مشکل هنگامی اتفاق می افتد که دو گره که ناحیه یکسانی را می پوشانند، بسته هایی که شامل اطلاعات یکسانی هستند را به گره یکسان می فرستند. سومین و مهم ترین عیب روش ارسال سیل آسا، کوری منابع است از آن جایی که روش و قاعده انتقال بسیار ساده ای که روش ارسال سیل آسا، برای مسیردهی بسته ها استفاده می کند، به بررسی محدودیت انرژی گره های حسگر نمی پردازد. این امر ممکن است منجر به تخلیه سریع انرژی گره ها شود و لذا طول عمر شبکه را کاهش بخشد. با توجه به عیبهای روش ارسال سیل آسا، روش جدیدی که از همین روش مشتق شد پیشنهاد گردید. این روش گوسیپینگ[۴۰] این روش نیز، مشابه با روش ارسال سیل آسا، یک راه ساده (روش خبرکشی ) نامیده شد.این روش نیز، مشابه با روش ارسال سیل آسا، یک راه ساده برای انتقال و به جلو بردن داده استفاده می کند و مشابه روش قبلی، نیازی به نگهدارنده گران قیمت توپولوژی و یا الگوریتمهای کشف مسیر پیچیده ندارد. اما برخلاف روش ارسال سیل آسا، که یک بسته داده را به سمت همه همسایه هایش می فرستد، در این روش هر گره، بسته های دریافت شده اش را به طرف یکی از همسایه هایش که به طور تصادفی انتخاب شده است، می فرستد. به محض دریافت بسته، همسایه ای که به صورت تصادفی انتخاب شده بود، یکی از همسایگانش را تصادفاً انتخاب کرده و بسته را برای آن گره انتخاب شده می فرستد. این فرآیند، تا زمانی که بسته به آن مقصد مورد نظرش برسد و یا شماره پرش ماکزیمم شود، ادامه پیدا می کند. روش گوسیپینگ، از معضل انفجار ترافیکی به وسیله محدود کردن تعداد بسته هایی که هر گره به طرف همسایه اش می فرستد به یک نسخه، جلوگیری می کند. یکی از مشکلات این روش آن است که، میزان تاخیری که یک بسته تا زمان رسیدن به مقصد تحمل می کند، ممکن است بیش از اندازه زیاد شود و این موضوع به ویژه در شبکه های بزرگ، بیشتر نمایان می شود و این به دلیل طبیعت تصادفی پروتکل که به صورت ذاتی، در یک لحظه یک مسیر را پیدا می کند، به وجود آمده است.
۳-۷-۲ روش های مبتنی بر خوشه بندی[۴۱]
یکی از معروفترین و بهترین روشهایی که به منظور مسیریابی داده ها

دانلود متن کامل پایان نامه در سایت jemo.ir موجود است

در شبکه های حسگر بیسیم پیشنهاد شد، روشهایی بود که بر مبنای دسته بندی کردن گره ها و یا به عبارت دیگر بر مبنای خوشه بندی کار می کند. در این روش ها، ابتدا همه گره های داخل شبکه بر اساس روشی خاص به دسته هایی تفکیک می شوند که در هر دسته که اغلب آن را خوشه می نامند، یک گره به عنوان سرگروه دسته انتخاب می شود و بقیه گره ها، گره های عادی نامیده می شوند. روش انتخاب سرگروه در هر روش، معیارهای متفاوتی را مدنظر قرار می دهد. در اکثر روشهای مبتنی بر خوشه، هدف اصلی آن است که توزیع مصرف انرژی بین همه گره ها یکنواخت گردد .
اولین و معروفترین روش مبتنی بر خوشه بندی روشی است که LEACH[42] خوانده می شود . این روش به عنوان اولین روش دسته بندی کردن گره های حسگر به وسیله Heinzelman و همراهانش پیشنهاد گردید.در حقیقت در روشهایی که بر اساس دسته بندی کردن گره ها کار می کنند، گره های حسگر نقشهای مختلفی را ایفا می کنند و بنا به نقشهایی که می گیرند ممکن است مصرف انرژی متفاوتی نیز داشته باشند. این دسته از روشها، جز بهترین الگوریتمهای مسیریابی در این شبکه هاست و هم اکنون نیز با الهام گرفتن از آنها روشهای جدیدی برای افزایش طول عمر شبکه پیشنهاد می شوند. روش سلسله ای خوشه بندی وفقی با انرژی پایین (LEACH ) الگوریتم مسیریابی است که به منظور جمع آوری و تحویل داده به یک ایستگاه پایه، طراحی شده است اهداف اصلی این روش عبارتند از:
افزایش طول عمر شبکه
کاهش مصرف انرژی برای هر گره حسگر شبکه
استفاده از متراکم نمودن داده به منظور کاهش تعداد پیغامهای مخابراتی
برای رسیدن به این اهداف LEACH یک روش سلسله مراتبی را به منظور سازماندهی شبکه به صورت مجموعه ای از خوشه ها اتخاذ می کند. هر خوشه به وسیله یک سرگروه خوشه انتخاب شده،مدیریت می شود. سرگروه خوشه، مسئول اجرای وظایف مختلفی فرض می شود. اولین وظیفه سرگروه خوشه، جمع آوری متناوب داده از اعضای خوشه است. به محض جمع آوری کردن داده، سرگروه خوشه، داده جمع آوری شده را به وسیله حذف کردن افزونگی بین مقادیر همبسته داده، متراکم می کند. دومین وظیفه اصلی سرگروه ها، انتقال مستقیم داده متراکم شده به سمت ایستگاه پایه است. انتقال داده متراکم شده به وسیله یک تک پرش انجام می شود. مدل شبکه ای که به وسیله این روش، استفاده می شود در شکل (۳- ۴) نمایش داده شده است.
 
شکل (۳-۴ ) : عملکرد روش سلسله ای خوشه بندی وفقی با انرژی پایین
سومین وظیفه اصلی سرگروه ها، ساختن یک برنامه زمانی مبتنی بر تسهیم سازی زمانی است که در این روش، به هر گره داخل خوشه، یک شیار زمانی[۴۳] تخصیص داده می شود که هر گره میتواند از شیار زمانی مربوط به خودش برای انتقال داده استفاده کند. سرگروه خوشه، برنامه زمانی را برای اعضای خوشه مربوطه اش، از طریق پخش همگانی[۴۴] ، اعلان می کند. به منظور کاهش دادن احتمال تصادف و برخورد بین حسگرهای داخل و خارج خوشه ها، گره های لیچ، یک طرح مبتنی بر دسترسی چندگانه[۴۵] و تقسیم بندی –کد[۴۶] را برای انجام ارتباطات خود به کار می گیرند. به طور خلاصه می توان گفت که عملیات اساسی این روش لیچ، در دو فاز مجزا سازماندهی شده است.
فاز اول که فاز شروع[۴۷] است، شامل دو گام است: گام انتخاب سرگروه و گام ساختن خوشه فاز دوم که فاز حالت پایدار[۴۸] نام دارد، بر روی جمع آوری داده، متراکم نمودن داده و تحویل داده بهایستگاه پایه، متمرکز است.
این دو فاز در شکل زیر به طور خلاصه نشان داده شده اند:
 
شکل (۳-۵ ) : دو فاز استفاده شده در روش سلسله ای خوشه بندی وفقی با انرژی پایین
طول دوره فاز شروع، نسبتا کوتاهتر از فاز حالت پایدار فرض می شود و این امر با هدف مینیمم کردن سربار پروتکل است. در ابتدای فاز شروع، یک دوره ای از انتخاب سرگروه ها شروع می شود. فرآیند انتخاب سرگروه خوشه ها، این اطمینان را به ما می دهد که این نقش در بین گره های حسگرها می چرخد و در نتیجه مصرف انرژی به طور یکنواخت در بین همه گره های شبکه پخش خواهد شد. به منظور مشخص کردن این که آیا نوبت یک گره است که سرگروه شود یا خیر، هر گره n ، یک عدد تصادفی بین صفر ویک مانند v را تولید می کند و آن را با آستانه انتخاب سرگروه خوشه یعنی T(n) ، مقایسه می کند. گره در صورتی سرگروه خوشه خواهد شد که مقدار تصادفی تولید شده اش یعنی v ، کمتر از آستانه مورد نظر گردد. آستانه انتخاب سرگروه خوشه، طوری طراحی شده است که با احتمال بالایی تضمین کند که کسر از قبل تعیین شده ای از گره ها مثلا p ، در هر دوره ای به عنوان سرگروه خوشه انتخاب شوند. همچنین، آستانه تضمین می کند که گره هایی که در آخرین p /1 دوره های قبلی، به کار گرفته شده اند در دوره فعلی به عنوان سرگروه انتخاب نشوند. به منظور رسیدن به این اهداف، آستانه T(n) یک گره مد نظر مانند n ، به کمک معادله زیر بیان می شود .
(۳-۱ )
که در این رابطه متغیر G ، مجموعه گره هایی را بیان می کند که در آخرین p /1 ، دوره ها [۴۹]، به عنوان سرگروه خوشه انتخاب نشده اند وr به دوره )راوند( جاری اشاره می کند. پارامتر از قبل تعریف شدهp ، احتمال سرگروه شدن را نشان می دهد. واضح است که اگر گرهی در آخرین p/1 دوره به عنوان سرگروه خوشه به کار گرفته شده باشد، در این دوره انتخاب نخواهد شد. در انتهای فرآیند انتخاب سرگروه خوشه، هر گرهی که به عنوان سرگروه خوشه انتخاب شده بود، نقش جدیدش را برای بقیه شبکه اعلان می کند. به محض دریافت
اعلان عنوان سرگروه خوشه، هر گره باقیمانده، یک خوشه را برای متصل شدن به آن خوشه، انتخاب می کند. معیار انتخاب، ممکن است براساس قدرت سیگنال دریافت شده در بین دیگر فاکتورها باشد. سپس گره ها، سرگروه خوشه انتخاب شده شان را از تصمی مشان برای عضویت در آن خوشه ، مطلع میکنند. به محض تشکیل خوشه، هر سرگروه خوشه، بسته های تسهیم سازی زمانی را ساخته و پخش میکند. این برنامه زمانی، شیارهای زمانی را که برای هر کدام از اعضای آن خوشه، تخصیص داده شده اند، مشخص میکند. همچنین هر سرگروه خوشه ، یک تقسیم بندی کد با دسترسی چندگانه[۵۰] را انتخاب می کند که این کد، سپس برای همه اعضای خوشه اش فرستاده می شود. این کد، با دقت، طوری انتخاب شده است که تداخل بین خوشه ها را کاهش می دهد. انتهای سیگنالهای فاز شروع، آغاز فاز حالت پایدار است. در این فاز، گره ها به جمع آوری اطلاعات می پردازند و شیاراختصاص داده شده به خودشان را برای انتقال داده های جمع آوری شده به سرگروه هایشان، استفاده می کنند. این جمع آوری داده به صورت متناوب انجام می پذیرد.
کاملاً واضح است که روش LEACH در مقایسه با روشهای قبلی همچون ارسال سیل آسای داده باعث صرفه جویی مشخصی در مصرف انرژی می شود. مقدار صرفه جویی انرژی، ابتدا بستگی به نسبت تراکم داده ای دارد که به وسیله سرگروه خوشه ها، به دست آمده است. علیرغم همه این منافع، به هرحال این الگوریتم نیز دارای معایبی است. این فرض که همه گره ها با یک پرش میتوانند به ایستگاه پایه برسند، ممکن است منطقی نباشد، زیرا که قابلیتها و ذخایر انرژی گره ها ممکن است در طول زمان و از یک گره به گره دیگر تغییر کند. به علاوه طول دوره حالت پایدار، نسبت به مقدار کاهش انرژی لازم برای جبران سرباری که در اثر فرآیند انتخاب خوشه به وجود آمده است، متغیر وبحرانی است.یک پریود حالت پایدار کوتاه، سربار پروتکل را افزایش می دهد همان گونه که، یک پریود طولانی، ممکن است منجر به تخلیه انرژی سرگروه خوشه گردد. الگوریتمهای متعددی برای غلبه بر ای نگونه مشکلات، پیشنهاد شده اند. پروتکل لیچ گسترش یافته یا ،X-LEACH به منظور توجه و رسیدگی به سطح انرژی گره ها در فرآیند انتخاب سرگروه خوشه ها، معرفی شد.
در این پروتکل، آستانه انتخاب سرگروه خوشه منتج شده یعنی T(n) ، که به وسیله گره n ،برای تعیین این که آیا آن گره در دوره جاری، یک سرگروه خوشه خواهد بود یا نه،با استفاده از معادله زیر تعریف میشود :
(۳-۲)
که در این معادله ، En,current ، انرژی جاری و En,max انرژی اولیه گره حسگر است. متغیرrn,s تعداد دوره های متوالی است که یک گره در آن دوره ها، سرگروه خوشه نبوده است. هنگامی که مقدار rn,s ، به p /1 برسد، آستانه T(n) ، به مقداری که قبل از وارد شدن انرژی باقیمانده درمعادله آستانه داشت، تنظیم شده و مجدداً مساوی با این مقدار قرار داده می شود. به علاوه rn,s هنگامی که یک گره، سرگروه خوشه می شود برابر با صفر قرار داده می شود. پروتکل X-LEACH خواص زیادی دارد که منجر به کاهش مصرف انرژی در این پروتکل می شود. نیازمندی انرژی برای این پروتکل، در بین همه گره های حسگر توزیع شده است،این از آنجایی است که آنها، نقش سرگروه خوشه را در یک مد گردشی نوبتی[۵۱] و بر اساس انرژی باقیمانده شان درنظر می گیرند.در واقع این الگوریتم، یک الگوریتم کاملا توزیع شده است که نیاز به هیچگونه اطلاعات کنترلی ازایستگاه پایه ندارد. در این روش مدیریت خوشه ها به صورت محلی انجام می شود و در نتیجه نیاز برای دانستن اطلاعات کلی درباره شبکه را از بین می برد. به علاوه متراکم کردن داده به وسیله خوشه ها، به طور گسترده ای به صرفه جویی در انرژی کمک خواهد کرد.از آنجایی که با متراکم شدن داده ها طول بسته هایی که در این حالت فرستاده می شود در مقایسه با طول بسته های داده متراکم نشده کمتر است. لذا انرژی لازم برای انتقال آنها نیز نسبت به حالتی که بسته متراکم نشده فرستاده شود کمتر خواهد بود.
۳-۷-۳ روش مبتنی بر زنجیر
یکی دیگر از روشهای مفیدی که به منظور کاهش مصرف انرژی در شبکه های حسگر بیسیم پیشنهاد شد روشی است که بر اساس یک ساختار زنجیری عمل می کند. در این روش در ابتدای عملکرد شبکه، همه گره ها بصورت یک ساختار زنجیری با طول حداقل در نظر گرفته میشوند و سپس یک گره به عنوان رهبر زنجیر انتخاب می شود. این گره، مسئولیت انتقال اطلاعات نهایی شبکه به سمت ایستگاه پایه را بر عهده خواهد داشت. روش مبتنی بر زنجیر PEGASIS [۵۲] از لحاظ مصرف انرژی بهتر از روش LEACH عمل می کند اما یکی از مهمترین عیبهای این روش، تاخیر زیاد در انتقال نهایی داده به سمت ایستگاه پایه است علت این تاخیر آن است که فقط یک گره همه داده ها را بعد از متراکم نمودن به ایستگاه نهایی خواهد فرستاد.
روش جمع آوری کارامد از لحاظ توان در سیستمهای اطلاعاتی حسگر (PEGASIS) یک روش مسیریابی مبتنی بر ساختار زنجیری در شبکه های حسگر بیسیم هستند اهداف اصلی این پروتکل ، در دو مورد خلاصه می شود:

بررسی رابطه جو تیمی و توانمندسازی با تسهیم دانش بین کارکنان شهرداری …

مشخصات ساختار هرمی شکل

مشخصات ساختار دایره‌ای

ـتصمیمات توسط افراد در رأس هرم اتخاذ می‌شود

ـ مشتری (ارباب‌رجوع) محور است

ـ تغییر به کندی و کمتر صورت می‌گیرد و تنها از رأس سرچشمه می‌گیرد

ـ مسئولیت، مهارتها و قدرت و کنترل تقسیم می‌شود

ـ بازخور و ارتباط از بالا به پایین تغذیه می‌شود

ـ کنترل و هماهنگی از طریق ارتباط دائمی و تصمیمات متعدد حاصل می‌شود

ـ میزان حرکت و ارتباط بین بخش ها حداقل است

ـ در برابر چالش های جدید، گاهی اوقات تغییر باید بسیار سریع صورت پذیرد

توجه به کارکنان به سمت بالامعطوف است شخص بالادست، مسئول نتایج کارهای زیردستهاست

ـ قدرت از توانایی تأثیر و تحریک دیگران ناشی می‌شود، نه از سمت موفقیت فرد

از کارکنان انتظار انگیزه نمی‌رود، بنابراین لازم است رفتار آنها کاملاً کنترل شود

ـ به تحرک در آوردن، پیوند دادن و توانمند ساختن گروهها قطعاً از وظایف مدیران است

منبع: (کارگر، ۱۵۰:۱۳۹۰).
۲-۱-۱-۸- اصول توانمندسازی
توانمندسازی نیروی انسانی دارای اصولی است که با رعایت آن ها می توان با اجرای توانمندسازی به موفقیت دست یافت برخی از این اصول در ذیل آورده شده است:
۱) برای اجرای توانمندسازی هیچ فرمول جادویی یا دستورالعمل استاندارد وجود ندارد، اجرای توانمندسازی در هر شرایطی ویژگی های خاصی دارد؛
۲) توانمندسازی در خدمت یک هدف است: توانمندسازی وسیله‌ای برای رسیدن به هدف است نه اینکه خودش هدف باشد. توانمندسازی به کارکنان کمک می‌کند تا به سازمان و خودشان کمک کنند و به شغل آنان معنا و احساس غروری بخشد تا بتوانند کار را به طور مطلوب انجام دهند؛
۳) توانمندسازی را باید مدیریت کرد: آن را انجام دهید و مطمئن باشید که در حال اجراست؛
۴) توانمندسازی وقتی خوب عمل می‌کند که مبتنی بر ارزشها باشد: زمانی از توانمندسازی انرژی بیشتری به دست می‌آید که مدیران مقبول کارکنان باشند؛
۵) اعتماد و تعهد دو نکته کلیدی محسوب می‌شود: با تسخیر افکار و روان کارکنان می‌توانید مشارکت آنان در پیشنهادات را فراهم کرده، وفاداری و تلاش آنان را مضاعف کنید؛
۶) با تعریف مرزهای کاری می‌توان حدود اختیارات کارکنان را روشن کرد: با حذف موانع شرایط این کار فراهم می‌شود؛
۷) ارتباطات و اطلاعات: شریانهای حیاتی یا مایه زندگی توانمندسازی هستند؛
۸) آموزش توانمندسازی چیزی بیش از اقدامات اصلاحی است: کارکنان را برای مشارکت بیشتر، ارتقای سطح عملکرد آماده سازید؛
۹) مربیگری بیش از کنترل و نظارت مؤثر است: بویژه وقتی که می‌خواهید کارکنان را تشویق به مشارکت کنید و آنان را رشد دهید؛

دانلود کامل پایان نامه در سایت pifo.ir موجود است.

بررسی رابطه جو تیمی و توانمندسازی با تسهیم دانش بین کارکنان شهرداری شهرستان چرام- قسمت …

۲-۱-۱-۳- سیر تکاملی سبک مدیریت
الف) مدیریت سنتی
برنامه ریزی: به فرایند پیش‌بینی و تجسم اقدامات آتی و چگونگی رسیدن به اهداف اطلاق می‌شود.
سازماندهی: شناسایی و گروهبندی فعالیت‌ها، تعیین اختیار و مسئولیت‌های شاغلان، تعیین مراتب سطوح و ایجاد هماهنگی بین وظایف و فعالیت‌ها می‌باشد.
نظارت: مدیران با ایجاد نظام ارتباطات مناسب زمینه نفوذ خود را در کارکنان فراهم نموده و در نتیجه آن‌ها را جهت نیل به هدف بر می‌انگیزانند.
کنترل: به فرایند نظارت بر انجام برنامه‌ها، سنجش اقدامات به عمل آمده با برنامه‌ها، تشخیص انحرافات و انجام اقدامات اصلاحی اطلاق می‌شود (سیدجوادین،۳۶:۱۳۹۲).
ب) سبک مدیریت در سال ۲۰۰۰
هدایت: شامل تدوین دیدگاه ها، ارزش ها، استراتژی‌ها، اهداف، بهبود فرایندها، سازماندهی، برقراری ارتباط که همه در جهت رسیدن به مدیریت کیفیت جامع است.
توانمندسازی: با تفویض کارهای عادی و سپردن مسئولیت به کارکنان، استفاده از روشهای اصلاحی، گروههای میان وظیفه‌ای، بهبود فرایند و گروههای کاری خودگردان، تخصیص منابع، دانش لازم و آموزشهای مربوطه، پاداش، تلاش برای بهبود و موفقیت، مشاوره و نقش مربی برای کارکنان، حذف موانع موجود بر سر راه عملکردهای برجسته و عالی.
ارزیابی: شامل بررسی نظرات کارکنان و مشتریان، به کارگیری کیفیت، ابزارهای سنجش بهره‌وری و خدمت‌رسانی، ابزارهای آماری سنجش فرایندهای تولید و الگوبرداری بهینه از سازمان های برتر و موفق.
شریک‌سازی: شامل شناسایی و از بین بردن خلأ عملکرد از طریق تعامل و کار با مشتریان، تأمین کنندگان، اتحادیه کارگری، مراکز آموزشی، سایر بخش‌های دولتی و بنیانهای اجتماعی به منظور حل مسائل زیست محیطی یا سایر موضوع هاست(شلتون،۲۰۱۲).
مدیریت کیفیت جامع این نکته را روشن ساخت که اصول مدیریت سنتی، یعنی برنامه‌ریزی، سازماندهی، نظارت و کنترل به سمت رویکردهای هدایت، توانمندسازی، ارزیابی، همکاری و شراکت تغییر می‌یابد.برای اینکه رویکردهای جدید مدیریت فراموش نشود از ترکیب حروف اولیه آن ها LEAP به وجود می‌آید که نشان دهنده سبک مدیریت جدید است (آقایار، ۱۳۸۹: ۴۱).
امروزه برای غلبه برپیچیدگی وشتاب چالش هایی که درمحیط امروزی با آن روبرومی شویم،موفقیت یک سازمان وابسته به این است که تا چه اندازه می توان تمام کارکنان را صاحب قدرت کرد. درواقع توانمندسازی نیروی انسانی یکی از سبک های جدید مدیریت محسوب می شودکه با اجرای آن مزایایی زیادی نصیب سازمان می شود.
۲-۱-۱-۴- مراحل توانمندسازی
برای توانمندسازی نیروی انسانی مراحلی وجود دارد که عبارتند از:
مرحله تسلط: یک مدیر، هنگامی می‌تواند افرادی را که در حیطه نظارتش هستند توانمند سازد که خودش بر آن نیروها اشراف کامل داشته باشد. در این مرحله مدیر به دلیل اقتداری که دارد، تصمیم می‌گیرد و کارکنان تصمیم‌های او را به مرحله اجرا در می‌آورند، تا از این راه به توانایی های آنان افزوده شود.
مرحله مشورت: هدف این مرحله، این است که افراد یاد بگیرند. در این مرحله، مدیر با کارکنان مشورت می‌کند و حتی در مواردی که می‌داند کارکنان اشتباه می‌کنند با آن ها موافقت می‌کند تا در عمل با مشکلات برخورد کند.
مرحله مشارکت: در این مرحله تصمیم‌ها به طور مشترک گرفته می‌شود.
مرحله تفویض اختیاردر این مرحله به افراد اختیار داده می‌شود که تصمیم بگیرند.
۲-۱-۱-۵- گام های توانمندسازی
تواناسازی کارکنان یکی از الزامات سازمان های کنونی است. جهت تواناسازی افراد در سازمان به طور کلی گام های زیر باید برداشت شود.
گام اولتحول ساختار سازمان از حالت سنتی به حالت ارگانیک و پویا، تا بستر و زمینه بروز توانایی افراد در سازمان برای آنان آماده گردد و افراد بتوانند پتانسیل‌های واقعی مثل خلاقیت و شایستگی را از خود نشان داده و به مرحله اجرا در آورند.
گام دومجهت تواناسازی در سازمان، فرهنگ سازمانی باید تغییر نماید تا افراد یاد بگیرند که بصورت مشارکتی در تصمیم‌گیری ها و اجرای عملیات اقدام نموده و مسئولیت بیشتری از خود در قبال وظایف محوله نشان دهند.
گام سومرهنمودهای لازم جهت تواناسازی مدیران و کارکنان را مدنظر قرار داده و جهت اجرای این مقوله باید کلیه افراد سازمان اعم از مدیران و کارکنان آموزش های لازم را کسب نمایند.
گام چهارمموانع توانمندسازی در سازمان شناسایی شده و تدابیر و راهکارهای مقابله با آن ها اتخاذ گردد (باون ولاولر[۲۴]،۲۰۱۳).
۲-۱-۱-۶- سطوح توانمندسازی
توانمندسازی در سه سطح فردی (نگرش ها) گروهی (روابط بین گروه ها) و ساختار سازمانی عمل می‌کند.
الف- نگرش ها
مقدمه و شروع رفتار، نگرش است، ابتدا نگرش است که شکل می‌گیرد و این نگرش با شرایطی به رفتار منجر می‌شود. توانمندسازی سه تغییر اساسی در نگرش افراد سازمان ایجاد می‌کند:
تغییر در روش: هر گروه کاری علاوه بر رسیدن به هدف خود، باید چگونگی دستیابی به آن را نیز در نظر داشته باشد.
تغییر در مسئولیت: در گروه کاری توانمند، هر شخصی از مسئولیتی برخوردار است که قبلاً متعلق به رهبر بود.
تغییر در یادگیر

دانلود متن کامل پایان نامه در سایت jemo.ir موجود است

ی: سازمان سنتی، بطور واکنشی عمل می‌کرد در صورتی که در سازمان توانمند، افراد به احترام کارها، جستجو و حل مشکلات خطرپذیری، ابراز نظریات و همکاری تمایل دارند(کارگر،۱۴۴:۱۳۹۰).
ب- روابط گروهی
در سازمانهای توانمند، روابط پویا جایگزین قید و بندهای دست و پا گیر می‌شود؛ عزم و قصد مشترک وجود دارد؛ افراد از توانمندی خود برای بهره‌گیری از استعداد تمام اعضای گروه استفاده می‌کنند؛ از مناسبات و ارتباطات بطور ثمربخش استفاده می‌کنند؛ اعضای آن، قدر یکدیگر را می‌دانند و تلاشها را پاس می‌دارند؛ با دیگران در چارچوب سازمان همکاری می‌کنند؛ منافع سازمان را بر منافع خود ترجیح می‌دهند (کارگر، ۱۳۹۰: ۱۴۶).
ج- ساختار سازمانی
ساختار سازمان سنتی از شکل هرم برخوردار است در حالی که سازمان نو و توانمند، ساختاری شبیه به دایره یا شبکه دارد. مشخصات این دو ساختار در جدول (۲-۲) آمده است.
جدول۲-۲- مشخصات ساختار هرمی و دایره‌ای

طراحی یک مدل ریاضی وحل آن با الگوریتم های ابتکاری و فرا …

۳-۸-۵٫ اعمال ژنتیک
عملیات ژنتیک فرآیند انتقال موروثی ژنها را برای ایجاد اولاد جدید در هر نسل تقلید میکنند. یک بخش مهم در الگوریتم ژنتیک ایجاد کروموزومهای جدید موسوم به اولاد از طریق بعضی کروموزومهای قدیمی موسوم به والدین است. این فرآیند مهم توسط عملیات ژنتیک صورت میگیرد. به طور کلی این عملیات توسط دو عملگر عمده انجام میشود؛ عملگر جهشی و عملگر تقاطعی.
اما عملاً انتخاب عملگرها بر حسب نوع مسأله تعریف شده و کاملاً به توانایی تحلیلگر وابسته بوده و تجربی میباشند. کارایی این عملگرها در رسیدن به جواب بهینه در مسائل مختلف متفاوت است. بعضی از عملگرها فقط یک کروموزوم را در نظر گرفته و بر اساس اطلاعات آن، کروموزوم جدید ایجاد میکنند اما بعضی دیگر روی چند کروموزوم یا حتی روی کلیه کروموزومهای جمعیت قبل، عملیات انجام میدهند. به هر حال عملگرها بر اساس نحوه کار به صورت زیر دسته بندی میشوند:
۳-۸-۵-۱٫ عملگرهای تقاطعی
عملگرهایی که یک یا چند نقطه از دو یا چند جواب را انتخاب و مقادیر آن را تعویض میکنند. این عملگرها یک جواب را در نظر گرفته و محلهایی از جواب را با جوابهای دیگر معاوضه کرده و جوابهای جدید را بوجود میآورند؛ به این نوع عملگرها، عملگرهای تقاطعی گفته میشود.
در زیر چگونگی انجام و انواع عملگرهای تقاطعی به صورت مرحله به مرحله آورده شده است.

  • اپراتور تقاطع با احتمال اجرا می شود.(توصیه می شود که )
  • چهار اپراتور تقاطع پایهای تقاطع تک نقطهای[۷۴]
  • تقاطع دو نقطهای[۷۵]
  • تقاطع چند نقطهای[۷۶]
  • تقاطع یکنواخت[۷۷]

چند نکته:
هر فرزند باید خصوصیاتی را از هر والدش به ارث ببرد(اگر اپراتوری چنین واقعیتی را تضمین نکند،اپراتور جهش است).
اپراتور آمیزش باید منجر به یک کروموزوم معتبر شود.
اپراتور تقاطع، ۲ کروموزوم را دریافت نموده و حداکثر ۲ فرزند ایجاد میکند.
۳-۸-۵-۲٫ عملگرهای جهشی
عملگرهایی که یک یا چند ژن از یک کروموزوم را انتخاب و و مقادیر آنها را تغییر میدهند. در این عملگرها یک یا چند محل از یک رشته کاراکتری با طول خاص در نظر گرفته شده و مقادیر کاراکترها در آن محلها تغییر مییابد. مواردی که در این نوع مهم است عبارتند از :

  • تعداد محلهایی که قرار است تغییر یابند
  • نحوه انتخاب محلها
  • نحوه عملیات تغییر

با مشخص شدن موارد فوق یک عملگر خاص ایجاد میشود که به آن عملگر جهشی گفته میشود. در این نوع عملگرها از اطلاعات یک جواب استفاده کرده و جواب دیگری ایجاد میشود. این تغییر ممکن است کم یا زیاد بوده که به همان میزان از اطلاعات زیاد یا کم استفاده میشود. به عبارت دیگر هر چه تغییرات زیادتر باشد جواب حاصله تصادفیتر خواهد بود و این تصادفی بودن برای ورود مواد ژنتیکی جدید به داخل جمعیت مفید میباشد.
وقتی که جمعیت به سمت جواب خاصی همگرا میشود احتمال جهش باید زیاد شده تا از این عمل جلوگیری نماید و بالعکس وقتی که جمعیت دارای جوابهای غیر یکسان است، باید احتمال جهش کم شود. می توان بر اساس این موضوع احتمال جهش را بین دو مقدار در حال تغییر قرار داد و نکته دیگر در باره عملگرهای فوق یافتن تعداد نقاط جهش است که این مورد از مسألهای به مسأله دیگر فرق میکند و برای یافتن مقدار بهینه آن باید از روش سعی و خطا استفاده کرد.
در زیر چگونگی انجام عملگر جهش به صورت مرحله به مرحله آورده شده است:

  • اندازه جهش،پارامتر مهمی است و باید تحت کنترل باشد.
  • اپراتور جهش، باید به یک کروموزوم معتبر منتهی شود.
  • جهش برای هر ژن با احتمال اتفاق میافتد.

۳-۸-۵-۳٫ عمل تحول
عملگری که در این بخش معرفی میشود عملگر انتخاب بوده که وظیفه اصلی آن هدایت الگوریتم به نواحی امید بخش فضای جواب میباشد و دارای سه بخش اساسی فضای نمونهگیری[۷۸] ، مکانیسم نمونهگیری[۷۹] و احتمال انتخاب[۸۰] است که در زیر به تشریح هر کدام از آنها پرداخته میشود.
فضای نمونهگیری
عملگر انتخاب برای ایجاد نسل بعد یا از همه نوزادان و والدین استفاده میکند و یا بخشی از آنها، به طور کلی دو نوع فضای نمونهگیری وجود دارد:
الف) فضای نمونهگیری عادی[۸۱]

منبع فایل کامل این پایان نامه این سایت pipaf.ir است

علمی : طراحی یک مدل ریاضی وحل آن با الگوریتم های ابتکاری و فرا …

این روش به این صورت بوده که هر نوزاد بلافاصله پس از تولید جایگزین والد خود میشود. در این روش اگر Pop size اندازه جمعیت و off size اندازه نوزادان تولید شده در هر نسل باشد، اندازه فضای نمونهگیری Pop size خواهد بود که شامل همه نوزادان تولید شده میباشد. اشکال اساسی این است که هیچ تضمینی برای اینکه نوزادان تولید شده بهتر از والدین باشد وجود ندارد. محققین برای غلبه بر این ایراد چند روش پیشنهاد کردند که به جای این که نوزادان جایگزین والدین خود شوند، جایگزین یک کروموزوم که به طور تصادفی انتخاب میگردد، شوند.
ب) مکانیسم نمونهگیری
انتخاب چرخه رولت اولین بار توسط هالند[۳۲] پیشنهاد شد. یکی از مناسبترین انتخابهای تصادفی بوده که ایده آن بر مبنای احتمال انتخاب کروموزوم، بر اساس برازندگی آن محاسبه میشود. در روش انتخاب چرخ رولت به این صورت عمل میشود که برای انتخاب هر کروموزوم ابتدا یک عدد تصادفی بین یک و صفر تولید شده و سپس عدد مذکور در هر بازهای که قرار گرفت کروموزوم متناظر با آن انتخاب میشود. البته روش پیاده کردن چرخ رولت به این شکل است که یک دایره را در نظر گرفته و آن را به تعداد کروموزومها طوری تقسیم میکنیم که هر بخش متناظر با مقدار برازندگی کروموزوم مربوط باشد. حال چرخ را چرخانده و هر کجا که چرخ متوقف شد به شاخص چرخ نگاه کرده، کروموزوم مربوط به آن بخش انتخاب میگردد. احتمال بقاء کروموزوم k ام برابر است با:
(۳-۴)
در زیر مراحل کلی انتخاب بر مبنای چرخهی رولت به طور یکجا آورده شده است[۳۲].
ایده اصلی: ۱- کروموزومهای بهتر شانس انتخاب بیشتری دارند. ۲- شانس انتخاب هر کروموزوم متناسب با میزان برازندگی آن کروموزوم است.

  • برای هر کروموزوم از جمعیت مقدار برازش محاسبه میشود.(کروموزومهای با برازش بالاتر، شانس بیشتری برای انتخاب دارند.)
  • ابتدا برازش تجمعی را برای هر کروموزوم محاسبه میکنیم.
  • برازش تجمعی آخرین کروموزوم را Sum فرض میکنیم.
  • عدد تصادفی در فاصله را در بازه(۰,sum) تولید کنید.
  • عدد مربوط را با برازشهای تجمعی مقایسه کنید و کروموزومی که در فاصله مربوطه قرار گرفته را انتخاب کنید.

ج) احتمال انتخاب
این موضوع در مورد چگونگی تعیین احتمال انتخاب کروموزومها میباشد. در بعضی از تکنیکهای انتخاب احتمال یک کروموزوم متناسب آن بوده که دارای چند عیب میباشد. برای مثال در نسلهای اولیه گرایش برای تسلط تعدادی از کروموزومهای برتر فرآیند انتخاب وجود دارد، در حالیکه در نسلهای آخر وقتی جمعیت به صورت کامل همگرا میشود رقابت بین کروموزومها خیلی جدی نبوده و تقریباً به صورت جستجوی تصادفی در میآید. یعنی در نسلهای اولیه چون مقدار برازشها معمولاً با هم اختلاف زیادی دارند، لذا شانس حضور کروموزومی که برازش آن بیشتر است به مراتب بالاتر میباشد. در نسلهای پایانی چون مقدار برازش کروموزومها به هم نزدیک میشود بنابراین انتخابها تقریباً تصادفی بوده و شانس انتخاب برای اکثر کروموزومها برابر میشود.
۳-۸-۶٫ تابع برازش[۸۲]
همانطور که دیده شد در فرآیند انتخاب بارها از عبارت کروموزوم مناسبتر صحبت شد. بدیهی است که برای تشخیص کروموزوم مناسبتر باید یک شاخص جهت ارزیابی کروموزومها وجود داشته باشد. در مورد مسائل بهینه سازی توابع، معمولاً این تشخیص همان مقدار تابع هدف مسأله میباشد، یعنی هر کروموزوم تبدیل به جواب متناظر شده و در تابع هدف قرار میگیرد، آنگاه مقدار تابع هدف برای هر جوابی که بهتر باشد کروموزوم با آن جواب مناسبتر خواهد بود. اما در مورد بعضی مسائل پیچیدهتر باید اقدام به تعریف تابع برازش نمود.
در زیر مراحلی که باید در تابع برازش یک کروموزوم در نظر داشت آورده شده است.

  • تابع برازندگی، گاهی تابع ارزیابی[۸۳]نیز گفته میشود.
  • با این تابع هر کروموزوم رمزگشایی شده و به آن یک معیار و مقدار برازندگی نسبت داده میشود.
  • مثال: در مسأله فروشنده دورهگرد[۸۴]این تابع میتواند بیانگر کل فاصله تور باشد.
  • =مقدار برازندگی هر کروموزوم i ام
  • = متوسط برازندگی کروموزومهای یک نسل
  • = مقدار احتمال تخصیص یافته به هر کروموزوم iام

(۳-۵)

  • روشهای مختلف Min به Max

  1. (۳-۶)
  2. (۳-۷)
  3. (۳-۸)

۳-۸-۷ . استراتژی برخورد با محدودیت[۸۵]
بحث دیگری که در اجرای الگوریتم وجود دارد چگونگی برخورد با محدودیتهای مسأله میباشد زیرا عملگرهای ژنتیک مورد استفاده در الگوریتم باعث تولید کروموزومهای غیرموجه میشود. میکالویچ[۸۶] چند تکنیک معمول جهت مواجهه با محدودیت، تقسیمبندی نموده است که در ادامه به برخی از آنها اشاره می شود.

منبع فایل کامل این پایان نامه این سایت pipaf.ir است