量子免疫克隆算法研究及在压缩感知重构中的应用.pdf

南 京 邮 电 大 学
硕士学位论文摘要

学科、专业：工科，信号与信息处理
研 究 方 向：量子信息技术

作 者：2009 级研究生 王娟
指 导 教 师：李飞 教授

题 目：量子免疫克隆算法研究及在压缩感知重构中的应用

英 文 题 目：Quantum-inspired Immune Clonal Algorithm and Its
Application to Compressed Sensing Reconstruction


主 题 词：量子计算；量子免疫克隆算法；混沌映射；压缩感知；重构；
正交匹配追踪
Keywords: Quantum computing;Quantum-inspired immune clonal algorithm;
Chaos mapping; Compressed sensing; Reconstruction;
Orthogonal matching pursuit
南京邮电大学硕士研究生学位论文 摘 要
摘 要
人工免疫系统被证实是一种比遗传算法更好的优化算法，一经提出就引起广泛关注与研
究；量子信息科学的发展、量子机制与经典优化算法的结合又将优化算法的发展推上一个新
的高峰。本文所研究的量子免疫克隆算法正是这样一种融合免疫算法和量子机制优势的算法。
本文主要进行了三个方面的研究：
第一，提出一种基于实数编码的量子免疫克隆算法。该算法采用实数编码取代一般量子
免疫克隆算法的量子位编码方案，在处理连续优化问题时，避免了频繁的解码运算；采用
Logistic 映射产生混沌变量作为量子旋转门旋转角，提高了搜索能力。
第二，提出一种基于 Arnold’s Cat 映射的混沌量子免疫克隆算法。该算法采用三条链的编
码方式，其中第一条链为实数链，对应问题的解，后两条链对应传统的量子位编码方案；同
时采用了一种新的变异方案，达到了在提高搜索能力的同时提高优化效率的目的。
第三，提出一种基于混沌量子免疫克隆算法的正交匹配追踪重构算法。该算法将本文提
出的混沌量子免疫克隆算法结合正交匹配追踪进行数据重构，能够完成重构操作并在一定程
度上降低重构误差。

关键词：量子计算；量子免疫克隆算法；混沌映射；压缩感知；重构；正交匹配追踪

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南京邮电大学硕士研究生学位论文 ABSTRACT
Abstract
Artificial immune system attracted attention widely as soon as proposed, because it is proved
that it’s a better optimization algorithm than genetic algorithm; the development of quantum
information technology and the combining quantum mechanics with classical optimization
algorithms make research on optimization algorithms to a new level. Quantum-inspired immune
clonal algorithm is an algorithm which integrates the advantage of quantum computing into immune
algorithm.
The main work is as follows.
Firstly, a real-