20、从蝙蝠回声定位到BAT算法：自然启发计算的探索

从蝙蝠回声定位到BAT算法：自然启发计算的探索

1. 引言

蝙蝠是一类能够飞行的奇妙哺乳动物。数百万年前，蝙蝠就进化出了真正飞行的能力，其翅膀是经过改造的前肢，手指延长并覆盖着一层薄膜。这种适应使它们能够占据原本由鸟类和部分昆虫主导的生态位。蝙蝠的体型差异很大，翼展从几英寸到超过5英尺不等。它们的食性也多种多样，有些以水果和花蜜为食，有些则捕食昆虫，甚至还有吸血的种类。

蝙蝠在生态系统中具有重要意义，它们参与授粉和种子传播，一些物种完全依赖蝙蝠来完成这些活动。在一些国家，蝙蝠粪便还是农业的支柱。不过，蝙蝠也是疾病的宿主，但即便如此，在许多国家，蝙蝠也有食用需求。

蝙蝠的觅食行为依赖于回声定位，它们通过发出超声波并接收回声来探测猎物。然而，这种技术无法区分水果和树木，因此对于食果蝙蝠来说，回声定位并没有太大的重要性，大多数食果蝙蝠已经失去了这种能力，但仍有一些食果蝙蝠会利用回声定位进行交流等活动。蝙蝠发出的超声波“叫声”在飞行和休息时都会发出，这些叫声遇到周围物体后反射回来，被蝙蝠的耳朵接收。蝙蝠耳朵对这些声音非常敏感，能够帮助它们构建周围环境、猎物及其轨迹的图像。蝙蝠叫声的结构更多地取决于环境，而不是它们的系统发育关系。对蝙蝠叫声结构动态调制的分析和揭示，为开发解决各种问题的工程模块提供了素材。近年来，基于自然行为的多种自然启发计算（NIC）算法被提出，如布谷鸟搜索算法、人工蜂群算法、粒子群优化算法等。本文将探讨基于蝙蝠回声定位的启发式自然启发计算BAT算法的发展，以及该算法的应用和新变体。

2. 回声定位的发现

1790年，Lazzaro Spallanzani首次发现，即使蝙蝠的眼睛被手术摘除，它们仍能在完全黑暗的环境中导航。Cha