Một bầy đàn là một nhóm các sinh vật có tương tác với nhau. Thuật ngữ bầy đàn thông minh (SI) được sử dụng lần đầu tiên trong hệ thống robot di động của Beni và Wang trong những năm 1980. Sau đó đầu những năm 1990, các nghiên cứu về bầy đàn thông minh đã xuất phát từ việc nghiên cứu xã hội của các loài côn trùng, các loài chim, cá. Hình ảnh đàn chim, đàn cò tìm kiếm thức ăn, nguồn nước, đàn kiếm tìm kiếm thức ăn và đổi hướng tránh kẻ thù … Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã tập trung nghiên cứu mô hình bầy đàn như là một giải pháp chiến lược quan trọng trong việc giải quyết các loại bài toán tối ưu ràng buộc và không có ràng buộc. Họ ứng dụng những nghiên cứu để giải quyết các bài toán tối ưu như thiết kế mạng viễn thông, nghiên cứu robot, ứng dụng trong quân sự … Các lĩnh vực nghiên cứu chính dựa trên bầy đàn thông minh:
+ Giải thuật tối ƣu hóa bầy kiến (Ant Colony Optimization – ACO) [10]:
dựa trên ý tưởng từ cách đàn kiến tìm đường từ tổ tới nguồn thức ăn, cách chúng xây dựng đường đi bằng dấu vết sinh học.
1: Kiến đầu tiên sẽ tìm thấy thực phẩm (F) thông qua bất kỳ cách nào đó, sau đó trở về làm tổ (N), để lại đằng sau dấu vết pheromone trên đoạn đường đã qua.
2: Đàn kiến đi ngẫu nhiên theo bốn cách có thể, dấu vết pheromone trên các đoạn đường càng nhiều, càng hấp dẫn đàn kiến lựa chọn như là đoạn đường ngắn nhất.
3: Đàn kiến đi theo đoạn đường ngắn nhất, các đoạn đường không đi đến sẽ dần dần mất đi dấu vết pheromone.
+ Giải thuật tối ƣu hóa bầy đàn (Particle Swarm Optimization – PSO) lấy ý tưởng từ cách đàn chim tìm thức ăn, nguồn nước. Theo giả thuyết của bài toán, các cá thể ban đầu được dựng lên trong không gian đó. Mỗi cá thể có một vận tốc ban đầu, và giữa các cá thể cũng có kênh liên lạc. Các cá thể sau đó di chuyển trong không gian lời giải, mỗi cá thể sẽ được đánh giá bằng một hay nhiều tiêu chuẩn thích nghi, dần dần các cá thể này sẽ di chuyển về phía những cá thể tốt hơn trong phạm vi của chúng.
Hình 2.6: Mô tả cách thức tìm đường của đàn chim
Sau đây chúng ta sẽ nghiên cứu chi tiết về PSO