Balon balığı davranışı tabanlı yeni bir metasezgisel optimizasyon algoritması
A new metaheuristic optimization algorithm based on puffer fish behavior
Yazar: MEHMET CEM ÇATALBAŞ
Danışman: DOÇ. DR. ARİF GÜLTEN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Matematik = Mathematics ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Dinamik optimizasyon = Dynamic optimization ; Doğrusal olmayan optimizasyon = Non-linear optimization ; Global optimizasyon yöntemi = Global optimization method ; Parçacık sürü optimizasyonu = Particle swarm optimization ; Robust optimizasyon = Robust optimization ; Sayısal işaret işleme = Digital signal processing ; Sözde rastgele sayılar = Pseudorandom numbers ; Süreç optimizasyonu = Process optimization ; Çok kriterli optimizasyon = Multi criteria optimization ; Şekil optimizasyonu = Shape optimization

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında tamamen yenilikçi bir metasezgisel optimizasyon algoritması önerilmiştir. Bu yeni yöntem, Torquigener albomaculosus isimli balon balığı türünün deniz tabanında oluşturduğu dairesel yapılardan esinlenerek oluşturulmuştur.  Oluşturulan yenilikçi yöntemin temel parametreleri balon balığının dairesel yapıyı oluşturduğu süreçte gözlemlenen parametreler ile belirlenmiştir. Bu amaçla bu doğal fenomenin gerçekleştirilmesi sürecine detaylı bir şekilde yer verilmiştir. Ayrıca çalışmada optimizasyon kavramı, gelişim süreci ve etkinlik alanları hakkında detaylı bilgilere yer verilmiştir. Bu tezde metasezgisel optimizasyon kavramını oluşturan genel terimler hakkında bilgi verilmiş ve literatürde yaygın olarak kullanılan metasezgisel optimizasyon yöntemleri açıklanmıştır.
Tez çalışmasına konu olan balık davranışı, imgeler ve videolar üzerinden detaylı bir şekilde analiz edilmiş ve bu davranışın matematiksel modeli gerçekleştirilmiştir. Oluşturulan yöntemin başarımını artıracak çeşitli yaklaşımlara da değinilmiştir. Balon balığına ait dairesel yapıların detaylı bir şekilde irdelenmesi sonucu, doğada sıklıkla karşılaşılan altın orana yakınsayan değerler ilk olarak yine bu tez kapsamında belirlenmiştir. Geliştirilen yöntemin performans analizi literatürde sıklıkla kullanılan çok sayıda test fonksiyonu üzerinden gerçekleştirilmiştir. Ayrıca bir elektrik motorunun birim basamak cevabının iyileştirilmesi amacıyla kullanılan kontrolör yapısının parametreleri de bu önerilen yöntem ile ayarlanmıştır. 
Metasezgisel optimizasyon algoritmalarının popülaritesi ve kullanım alanları gelişen hesaplama kapasitesine bağlı olarak her geçen gün artmaktadır. Bilim insanlarının doğada yaşayan canlıları etkili ve başarılı bir şekilde izleyebilmelerini sağlayan cihazların yeteneklerine bağlı olarak gelecekte bu eğilimin daha da artacağı tahmin edilmektedir.

Abstract:
In this thesis study, a completely innovative meta-heuristic optimization algorithm is proposed. This new metaheuristic optimization method was inspired by the circular structures on the sea floor which are created by one of the puffer fish species which is called as Torquigener albomaculosus. The basic parameters of the inventive method were determined by the parameters observed during the process of the circular structure of the puffer fish. The process of performing this natural phenomenon has been detailed in this work. In addition, detailed information about the concept of optimization, development process and activity areas is given in the study.  Information about the general terms that constitute the concept of metaheuristic optimization are given in this thesis and the metaheuristic optimization methods which are widely used in the literature are explained.
The behavior of the puffer fish which is subject to this thesis study was analyzed in detail through the images and videos and a mathematical model of this behavior was realized. Various approaches that will enhance the performance of the proposed method have also been discussed. As a result of the detailed analysis of the circular structures of the puffer fish, the values converging to the golden ratio which is frequently observed in nature were first determined within the scope of this thesis. Performance analysis of the developed method has been performed through a large number of test functions which are frequently used in the literature. In addition, the parameters of the controller structure used to improve the unit step response of an electric motor are also set by this proposed method. 
The popularity and usage of metaheuristic based optimization algorithms are increasing day by day depending on the evolving computation capacity. It is anticipated that this popularity will grow even further in the future, depending on the ability of the devices that enable scientists to monitor the living creatures in nature effectively and successfully.