[发明专利]基于人类进化基因表达式编程的麦蚜数量预测方法及系统

摘要

本发明公开了基于人类进化基因表达式编程的麦蚜数量预测方法及系统，采用“去劣”操作对自然进化中产生的劣质个体或不可行个体中进行修复将其转化为可行个体，采用“增优”操作是使优质基因库中的优质基因片段在种群中得以扩散，从而有效提高了种群中个体的质量，加快了算法的收敛速度；采用种群干预，针对自然进化过程中由于种群多样性缺失导致的早熟收敛现象，通过在种群中用新的随机产生的可行个体和镜像映射产生的差异度很大的镜像个体替换掉同等数量的较差个体，以增加种群的多样性，从而有效提高算法的全局寻优能力。

主权项

基于人类进化基因表达式编程的麦蚜数量预测方法，包括以下步骤：步骤1：采集N个时间点对小麦长管蚜的田间气象条件和种群动态进行调查，获取用于小麦长管蚜种群数量模型建立的田间调查数据，将日最高气温、日平均气温、日降水量、小麦生育阶段、小麦长管蚜天敌数量，以及小麦长管蚜总量，作为建模的样本数据，记为矩阵A；步骤2：设置初始化参数，并产生初始化种群，将初始化种群作为当前种群pop；所述的参数包括种群规模sizepop，最大迭代次数maxgen，函数符集合F，终止符集合T，镜像函数符集合M、基因长度、染色体基因个数、染色体基因间连接符、倒串长度、插串长度、变异概率、倒串概率、插串概率、重组概率、优质基因库规模m、增优概率、锦标赛选择竞赛规模p；步骤3：利用步骤1得到的矩阵A计算步骤2得到的当前种群pop中每个个体的适应度，并保存最优个体maxpop及其适应度；步骤4：根据步骤3得到的当前种群pop中的每个个体的适应度，建立优质基因库GBL和劣质特征信息库BBL；步骤5：判断当前的迭代次数是否大于最大迭代次数maxgen，是则转步骤11；否则进行如下操作：对当前种群pop中的个体执行基因表达式编程的自然进化操作得到第一中间种群pop1；计算所述第一中间种群pop1的个体的适应度，同时记录其中不可行个体及其劣质基因的在该个体中的位置，保存到矩阵badgen；其特征在于，还包括以下步骤：步骤6：利用步骤2得到的函数符集F和终止符集T，对步骤5得到的矩阵badgen中的不可行个体对应的第一中间种群pop1中的个体进行“去劣”操作，将第一中间种群pop1中的不可行个体变成可行个体，得到第二中间种群pop2；步骤7：利用步骤4得到的优质基因库GBL，对步骤6得到的第二中间种群pop2执行个体干预中的“增优”操作，形成第三中间种群pop3；步骤8：利用步骤2得到的函数符集F和终止符集T，计算步骤7得到的第三中间种群pop3的信息熵H；根据信息熵H和设定的信息熵阈值的比较结果，对步骤7得到的第三中间种群pop3执行种群干预操作，得到第四中间种群pop4；步骤9：合并第四中间种群pop4和优质基因库GBL，并根据合并后的个体适应度的大小，得到更新后的优质基因库GBL；步骤10：根据当前最优个体maxpop及其适应度，对步骤8得到的第四中间种群pop4进行带有精英策略的锦标赛选择操作，得到第五中间种群pop5；将迭代次数加1，并将第五中间种群pop5作为当前种群pop，转步骤5；步骤11：计算当前种群pop中个体的适应度，选取适应度值最大的个体作为当前种群pop中的最优个体bestpop，计算所述最优个体bestpop的每个基因的有效长度，按照每个基因的有效长度从右到左遍历每个基因，解码得到每个基因的数学表达式，再用步骤3的相同手段得到该最优个体bestpop的个体表达式；由所述的最优个体bestpop的个体表达式，根据表达式中各参数的实时测量值，可以得到小麦长管蚜种群数量的预测值。