2025年8月SCI-炭黑四角蜂优化算法 Tetragonula carbonaria Optimization Algorithm-附Matlab免费代码
介绍一种基于动物行为的创新算法——炭黑四角蜂优化算法Tetragonula carbonaria Optimization Algorithm，TGCOA。该算法灵感源于构筑独特螺旋形蜂巢的澳大利亚无刺蜂。于在JCR 1区，中科院4区 SCI炭黑四角蜂（Tetragonula carbonaria），通常被称为糖囊蜂或灌木蜂，是一种主要分布在东南亚和澳大利亚的社会昆虫。蜂房的设计和构造是其突出的特
引言
介绍一种基于动物行为的创新算法——炭黑四角蜂优化算法Tetragonula carbonaria Optimization Algorithm，TGCOA。该算法灵感源于构筑独特螺旋形蜂巢的澳大利亚无刺蜂。于2025年4月最新发表在JCR 1区，中科院4区 SCI 数学领域期刊 Mathematics。
炭黑四角蜂（Tetragonula carbonaria），通常被称为糖囊蜂或灌木蜂，是一种主要分布在东南亚和澳大利亚的社会昆虫。蜂房的设计和构造是其突出的特点之一。与其他蜜蜂不同的是，炭黑四角蜂的蜂巢是由层层叠叠的梯田组成的三维螺旋结构。
TGCOA对炭黑四角虫的集体结构和体温调节行为进行建模。受蜜蜂在蜂巢中共同工作、对温度变化做出反应的方式的启发，一种新的算法被创造出来，模仿蜜蜂如何根据周围环境改变它们的行为。该模型再现了蜂群用于保持热稳定性和扩展梳子螺旋结构的动态策略
1. 初始化：和其他群优化算法一样，采用随机初始化。
2. 轻微的抖动和聚集来温暖蜂巢：轻微的振翅运动是由蜜蜂翅膀的微妙振动组成的，而不是真正的飞行。这一机制在10至17℃的温度下激活产热，使工蜂聚集在幼蜂附近产生热量，并保持蜂巢内稳定的温度。该机制在数学上，基于傅里叶定律由以下等式表示：
式中，Q为热流密度（单位为瓦，W）， dT / dx为温度梯度（单位长度的温度变化），A为热流的横截面积，k为材料的导热系数（单位为W/m·C）。其中
nb是一个随机生成的整数，表示将聚集在一起加热蜂巢的蜜蜂数量。位置更新为
A为0.2 ~ 0.3 mm之间随机产生的颤振振幅。最后，k表示导热系数设置为0.03 W/m·C（瓦特每米摄氏度）。
3. 蜂房冷却的强振动与聚集：在30 ~ 40℃的高环境温度下，蜂房会发生剧烈的振翅运动，这是一种调节蜂房内部温度的冷却机制。这个机制用数学方法表示为下面的等式
4. 建造螺旋蜂巢：当温度在18°C至29°C之间时，蜜蜂专注于优化蜂巢结构，从而最小化它们的代谢和体温调节需求。在这些有利的热条件下，蜜蜂通过柱头形成一个几何螺旋图案。蜜蜂建造下一个细胞的运动用数学方法表示如下
螺旋几何以阿基米德螺旋为基础，用极坐标系统中的极角表示，如下式所示
角参数θ控制螺旋如下
算法伪代码：
原文作者对TGCOA算法使用了10个单峰和10个多峰基准函数、来自IEEE CEC 2017的28个维度分别为10、30、50和100的约束问题，以及7个现实世界的工程设计挑战进行了测试。此外，将其与文献中的十种算法进行了比较。采用Wilcoxon sign -rank和Friedman统计检验来评估结果。在基准问题上的结果表明，该方法在5%显著性水平下的Wilcoxon符号秩检验中优于80%的算法，在Friedman检验中排名第一。此外，在多维问题中，TGCOA在维度30、50和100中排名第一。此外，在工程问题中，该方法显示出较高的求解约束问题的能力，获得了比所比较算法更好的结果。
参考文献
Gámez, Mildret Guadalupe Martínez, and Hernán Peraza Vázquez. “A Novel Swarm Optimization Algorithm Based on Hive Construction by Tetragonula Carbonaria Builder Bees.” Mathematics, vol. 13, no. 17, Aug. 2025, p. 2721, https://doi.org/10.3390/math13172721.
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