← Ana Sayfaya Dön

🦅 Sürü Zekası Nedir?

Doğada bulunan hayvan ve böcek sürülerinin davranışları uzun yıllardır insanların dikkatini çekmiştir. Kuş sürülerinin farklı şekiller alarak havada süzülmesi, karıncaların yiyecek ararken izledikleri yol, balık sürülerinin beraberce yüzmesi bu sürü davranışlarından sadece birkaçıdır.

Sürü Zekası: Bazen tek başlarına hiçbir iş yapamayan varlıklar, toplu hareket ettiklerinde çok zekice davranışlar sergileyebilmektedir. Bir topluluğa ait bireyler, en iyi bireyin davranışından ya da diğer bireylerin davranışlarından ve kendi deneyimlerinden yararlanarak yorum yapmakta ve bu bilgileri ileride karşılaşacakları problemlerin çözümleri için araç olarak kullanmaktadırlar.

🔑 Sürü Sistemlerinin Özellikleri

  • Dağınık Yapı: Birbirleriyle etkileşen dağınık yapılı bireyler yığını
  • Ortak Amaç: N adet temsilci bir amaca yönelik davranışı gerçekleştirmek için birlikte çalışır
  • Basit Kurallar: Temsilciler faaliyetlerini idare etmek için basit bireysel kurallar kullanır
  • Kendini Örgütleme: Grup faaliyetlerinin toplamından bir çeşit kendini örgütleme doğar

🌟 Popüler Sürü Zekası Algoritmaları

  • Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO)
  • Karınca Kolonisi Optimizasyonu
  • Yapay Arı Kolonisi Algoritması
  • Yapay Balık Sürüsü Algoritması
  • Bakteriyel Besin Arama Optimizasyonu
  • Kurt Kolonisi Algoritması

🎯 Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO)

Parçacık sürü optimizasyonu, kuş ve balık sürülerinden esinlenerek geliştirilmiş populasyon tabanlı arama ve optimizasyon algoritmasıdır. İlk olarak Kennedy ve Eberhart tarafından 1995 yılında ortaya atılmıştır.

PSO'nun Avantajları:
  • Fazla hafıza gerektirmez
  • Hesapsal olarak etkili
  • Uygulanması kolay
  • Hızlı yakınsama özelliği
  • Az parametre gerektirir
  • Etkili global arama algoritması

🔬 PSO'nun Temel Mantığı

PSO, parçacıklar arasındaki sosyal bilgi paylaşımına dayanmaktadır:

  • Parçacık: Her bireye parçacık denir, optimize edilen problemin bir aday çözümünü temsil eder
  • Sürü: Parçacıklardan oluşan popülasyona sürü denir
  • Amaç: Sürüdeki en iyi parçacığın konumunu belirlemek
  • Öğrenme: Parçacıklar bir sonraki konumunu geçmiş tecrübelerine ve sürüdeki en iyi bireye dayanarak iyileştirmeye çalışır

📐 PSO Algoritmasının Matematiksel Formülü

Hız Güncellemesi:

vi(t+1) = w·vi(t) + c₁·r₁·(pbesti - xi(t)) + c₂·r₂·(gbest - xi(t))

Konum Güncellemesi:

xi(t+1) = xi(t) + vi(t+1)

Parametreler:

  • w: Atalet ağırlığı (inertia weight)
  • c₁: Bilişsel öğrenme katsayısı
  • c₂: Sosyal öğrenme katsayısı
  • r₁, r₂: [0,1] arasında rastgele sayılar
  • pbest: Parçacığın kendi en iyi konumu
  • gbest: Sürünün global en iyi konumu

⚙️ PSO Algoritması Adımları

  1. Başlatma: Parçacıkların konumları ve hızları rastgele başlatılır
  2. Değerlendirme: Her parçacığın fitness değeri hesaplanır
  3. pbest Güncelleme: Her parçacığın kendi en iyi konumu güncellenir
  4. gbest Güncelleme: Sürünün global en iyi konumu güncellenir
  5. Hız ve Konum Güncelleme: Formüllere göre hızlar ve konumlar güncellenir
  6. Durdurma Kriteri: Maksimum iterasyon veya hedef değer kontrolü
  7. Tekrar: Durdurma kriteri sağlanana kadar 2-6 arası adımlar tekrarlanır
💡 Önemli Not: PSO'da parçacıklar hem kendi deneyimlerinden (bilişsel bileşen) hem de sürünün en iyi deneyiminden (sosyal bileşen) öğrenir. Bu iki bileşenin dengesi, algoritmanın keşif (exploration) ve sömürü (exploitation) dengesini belirler.

✍️ Test Soruları

Soru 1: PSO algoritması hangi doğal davranıştan esinlenmiştir?

  • A) Karınca kolonileri
  • B) Kuş ve balık sürüleri
  • C) Arı kolonileri
  • D) Kurt sürüleri

Soru 2: PSO algoritmasını kim ve ne zaman geliştirdi?

  • A) Dorigo, 1992
  • B) Kennedy ve Eberhart, 1995
  • C) Holland, 1975
  • D) Karaboğa, 2005

Soru 3: PSO'da "parçacık" neyi temsil eder?

  • A) Algoritmanın parametresi
  • B) Problemin bir aday çözümü
  • C) Fitness fonksiyonu
  • D) Kısıt değeri

Soru 4: pbest ne anlama gelir?

  • A) Problem best
  • B) Population best
  • C) Personal best - Parçacığın kendi en iyi konumu
  • D) Previous best

Soru 5: gbest ne anlama gelir?

  • A) Good best
  • B) Global best - Sürünün en iyi konumu
  • C) Group best
  • D) General best

Soru 6: PSO'da atalet ağırlığı (w) neyi kontrol eder?

  • A) Parçacık sayısını
  • B) Önceki hızın etkisini
  • C) Fitness değerini
  • D) Iterasyon sayısını

Soru 7: PSO'nun avantajı hangisidir?

  • A) Çok fazla parametre gerektirir
  • B) Yavaş yakınsar
  • C) Uygulanması kolay ve hızlı yakınsama
  • D) Sadece doğrusal problemlere uygulanır

Soru 8: Sürü zekasının temel özelliği nedir?

  • A) Merkezi kontrol sistemi
  • B) Tek bir lider tarafından yönetilme
  • C) Bireyler arası etkileşim ve kolektif zeka
  • D) Karmaşık bireysel kurallar

Soru 9: PSO'da c₁ ve c₂ parametreleri neyi temsil eder?

  • A) Parçacık sayısı ve iterasyon sayısı
  • B) Bilişsel ve sosyal öğrenme katsayıları
  • C) Hız ve konum değerleri
  • D) Fitness değerleri

Soru 10: PSO algoritmasında konum güncellemesi nasıl yapılır?

  • A) Rastgele belirlenir
  • B) Sadece pbest'e göre
  • C) Sadece gbest'e göre
  • D) Mevcut konum + güncellenen hız

🎴 Flashcards - Tıklayarak Çevir

Sürü Zekası
Bireyler arası etkileşimle ortaya çıkan kolektif zeka, basit kurallarla karmaşık davranışlar
PSO
Particle Swarm Optimization - Kuş ve balık sürülerinden esinlenen optimizasyon algoritması
Parçacık
PSO'da problemin bir aday çözümünü temsil eden birey, konum ve hız bilgisine sahip
Sürü (Swarm)
Parçacıkların oluşturduğu popülasyon, birlikte hareket eden grup
pbest
Personal best - Her parçacığın şimdiye kadar bulduğu en iyi konum
gbest
Global best - Tüm sürünün bulduğu en iyi konum
Hız (Velocity)
Parçacığın hareket yönü ve büyüklüğü, her iterasyonda güncellenir
Konum (Position)
Parçacığın çözüm uzayındaki konumu, problemin bir çözümünü temsil eder
Atalet Ağırlığı (w)
Önceki hızın mevcut hız üzerindeki etkisini kontrol eden parametre
c₁ Katsayısı
Bilişsel öğrenme katsayısı, parçacığın kendi deneyiminin etkisi
c₂ Katsayısı
Sosyal öğrenme katsayısı, sürünün en iyi deneyiminin etkisi
Kennedy ve Eberhart
PSO algoritmasını 1995 yılında geliştiren araştırmacılar
Bilişsel Bileşen
Parçacığın kendi deneyiminden öğrenme, pbest'e doğru hareket
Sosyal Bileşen
Sürünün en iyi deneyiminden öğrenme, gbest'e doğru hareket
PSO Avantajları
Az parametre, kolay uygulama, hızlı yakınsama, az hafıza gereksinimi