Świat przyrody i algorytmy genetyczne

Podobnie jak w przypadku sieci neuronowych, algorytmy genetyczne mają swoje korzenie w przyrodzie. Podpatrywanie świata rzeczywistego doprowadziło do wykorzystania jego praw w metodach sztucznej inteligencji.

Przy budowie algorytmów genetycznych wykorzystano takie mechanizmy świata przyrody jak:

• Gen - pojedynczy element odzwierciedlający pewną cechę;
• Chromosom - uporządkowany ciąg genów (ciąg kodowy reprezentujący pewne rozwiązanie);
• Allen - wartość danego genu;
• Locus - miejsce położenia genu w chromosomie;

• Genotyp - to zestaw genów charakteryzujący pojedynczego osobnika, warunkujących jego właściwości dziedziczne. W algorytmach genetycznych przyjmuje się zazwyczaj, że mamy do czynienia z osobnikami haploidalnymi, tzn. osobnikami wyposażonymi w pojedynczy chromosom;
• Populacja to zbiór osobników o określonej liczebności;
• Pokolenie - nowo utworzona populacja będąca wynikiem ewolucji;
• Selekcja – wybór na ogół najlepiej przystosowanych osobników, do tzw. populacji rodzicielskiej, złożonej z chromosomów biorących udział w rekombinacji genów ; Selekcja służy do wyboru populacji najlepszych rozwiązań problemu. Są one w każdym następnym pokoleniu reprodukowane.
• Wymieranie - w przypadku algorytmów genetycznych, służy do eliminacji w każdym pokoleniu złych rozwiązań. Aby rozróżnić rozwiązania dobre od złych używa się tzw. funkcji celu. W każdej następnej populacji znajdą się osobniki lepsze, zgodnie z funkcją celu. Osobniki gorsze podlegają eliminacji (wymieraniu).
• Przetrwanie osobników najlepiej przystosowanych;
• Reprodukcja

Najczęściej działanie algorytmu genetycznego przebiega następująco:

• Losowana jest pewna populacja początkowa;
• Populacja poddawana jest ocenie (selekcja). Najlepiej przystosowane osobniki biorą udział w procesie reprodukcji
• Genotypy najlepszych osobników są ze sobą kojarzone poprzez złączanie genotypów rodziców (krzyżowanie);
• Przeprowadzana jest mutacja, czyli wprowadzenie drobnych losowych zmian;
• Rodzi się drugie pokolenie i algorytm powraca do kroku drugiego, jeżeli nie znaleziono dostatecznie dobrego rozwiązania. W przeciwnym wypadku uzyskujemy wynik.

Uważasz, że artykuł był ciekawy i chcesz otrzymywać powiadomienia o moich kolejnych wpisach lub projektach?
Wpisz swoje imię oraz adres e-mail a następnie kliknij "ZAPISZ MNIE"

Polecam w HELIONIE: