近日,我校水土保持学院“水土保持与农林水文科技创新团队”,在国际著名学术期刊Applied Mathematical Modelling,发表了题为“Water-Salt Transport Optimizer for solving continuous and discrete global optimization problems”的学术论文。团队成员任长江博士为第一作者,南昌工程学院水土保持学院为第一署名单位,中国水利水电科学研究院为合作单位。Applied Mathematical Modelling期刊聚焦应用数学建模,涵盖工程、物理、环境科学等交叉学科,属于中科院基础版分区TOP期刊,数学跨学科应用一区,最新影响因子5.0。论文链接:https://doi.org/10.1016/j.apm.2025.116029。
该论文提出的水盐运移优化算法(Water-Salt Transport Optimizer ,WSTO)是一种基于物质运动第一性原理,即动量最小化运动法则设计的算法,旨在高效寻找复杂问题的可行解。在可接受的计算时间和空间下,给出待优化问题每一个实例的可行解,尤其适用于传统精确算法难以解决的高复杂度问题。
WSTO算法由机械弥散、分子扩散、土水势、变异等4个机制组成。其中,机械弥散机制作为全局开发,进行广泛搜索以发现潜在的可行区域;分子扩散机制作为局部探索,精细调整候选解;土水势机制通过动态权重调整离子的移动方向和距离,平衡全局开发与局部搜索;变异机制用于提高离子的多样性,避免早熟收敛。
通过与33种主流优化算法在CEC2017测试集、6个工程约束问题、7类车辆路径规划问题(VRP),以及冷链物流运输问题的优化实验,对WSTO的收敛性、稳定性和泛化能力进行评估。结果表明:团队所提出的WSTO算法具有收敛速度快、全局开发能力强的优点。WSTO在高维、多约束和离散优化问题中展现出显著优势,为水利、环境、机械和物流等工程领域问题提供了高效的解决方案。
(图文/任长江 鲁向晖)