In recent years, a great variety of nature- and bio-inspired algorithms has been reported in the literature. This algorithmic family simulates different biological processes observed in Nature in order to efficiently address complex optimization problems. In the last years the number of bio-inspired optimization approaches in literature has grown considerably, reaching unprecedented levels that dark the future prospects of this field of research. This paper addresses this problem by proposing two comprehensive, principle-based taxonomies that allow researchers to organize existing and future algorithmic developments into well-defined categories, considering two different criteria: the source of inspiration and the behavior of each algorithm. Using these taxonomies we review more than three hundred publications dealing with nature-inspired and bio-inspired algorithms, and proposals falling within each of these categories are examined, leading to a critical summary of design trends and similarities between them, and the identification of the most similar classical algorithm for each reviewed paper. From our analysis we conclude that a poor relationship is often found between the natural inspiration of an algorithm and its behavior. Furthermore, similarities in terms of behavior between different algorithms are greater than what is claimed in their public disclosure: specifically, we show that more than one-third of the reviewed bio-inspired solvers are versions of classical algorithms. Grounded on the conclusions of our critical analysis, we give several recommendations and points of improvement for better methodological practices in this active and growing research field.


翻译:近些年来,文献中报告了各种各样的自然和生物启发的算法。这个算法组模拟了自然中观察到的不同生物过程,以便有效地解决复杂的优化问题。在过去的几年中,文献中生物启发的优化方法的数量大幅增长,达到了前所未有的水平,使本研究领域的未来前景蒙上了阴影。本文件通过提出两个全面的、基于原则的分类法来解决这个问题,使研究人员能够将现有和未来的算法发展组织成明确界定的类别,同时考虑到两个不同的标准:灵感的来源和每种算法的行为。我们利用这些分类法来审查涉及自然激励和生物启发的算法的300多份出版物,并审查了属于每一类的各类提议,从而导致对设计趋势及其相似之处进行批评性总结,并为每份被审查的论文确定了最相似的经典算法。我们从我们的分析中得出结论,在一种算法的自然灵感及其行为之间往往发现一种差的关系。此外,不同算法的行为上的相似性比公开披露中声称的要大得多:具体地说,我们从若干种具有批判性的方法分析的角度,我们从一个更深刻地分析了各种生物方法的模型上看,从一个更深刻地看,我们更能地分析了各种研究。

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