The SIOA Algorithm: A Bio-Inspired Approach for Efficient Optimization

Vasileios Charilogis

doi:10.3390/appliedmath5040135

2025-10-04

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DOI：10.3390/appliedmath5040135

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孢子形成启发式优化算法（Sporulation-Inspired Optimization Algorithm, SIOA）是一种受微生物孢子形成与分散生物机制启发的创新元启发式优化方法。SIOA在动态解群体（微生物）上运行，并在两个主要阶段间交替：孢子形成阶段，通过自适应随机扰动结合向全局最优解引导搜索生成新孢子；以及萌发阶段，对孢子进行评估并可能替换群体中最相似且效果较差的个体。SIOA的一个显著特点是具备完全的自适应参数控制，其中分散半径以及孢子形成和萌发的概率会根据搜索进度（例如平均适应度的收敛趋势）动态调整。该算法还整合了特殊的零重置机制，增强了其探测接近原点的全局最优解的能力。此外，SIOA引入了随机局部搜索阶段以精炼解并加速收敛。实验结果表明，SIOA能在较少函数评估次数下获得高质量解，尤其在复杂、多模态或高维问题上表现突出。总体而言，SIOA提供了一种稳健且灵活的优化框架，适用于各类具有挑战性的优化任务。

Keyword:

optimization

SIOA

evolutionary algorithms

global optimization

evolutionary techniques

metaheuristics