Поняття еволюційного моделювання. Його джерела
СШІ, які засновані на використанні еволюційного моделювання
ОСНОВНІ ПРИНЦИПИ ТА ПІДХОДИ ДО ЕВОЛЮЦІЙНОГО МОДЕЛЮВАННЯ. КЛАСИ ЕВОЛЮЦІЙНИХ МОДЕЛЕЙ ТА ГЕНЕТИЧНІ АЛГОРИТМИ
Лекція 9
План
9.1. СШІ, які засновані на використанні еволюційного моделювання
9.1.1. Поняття еволюційного моделювання. Його джерела
9.1.2. Історія еволюційного моделювання
9.1.3. Поняття генетичного алгоритму. Його місце серед систем, заснованих на еволюційному моделюванні.
9.2 Структура генетичного алгоритму
9.3 Характеристика генетичних операцій і основних етапів роботи ГА
9.4 Особливості використання ГА
9.5. Практична реалізації ГА
Природа вражає своєю складністю й багатством всіх своїх проявів. Багато чого з того, що ми бачимо й спостерігаємо, можна пояснити єдиною теорією: теорією еволюції. Еволюційна теорія стверджує, що кожний біологічний вид цілеспрямовано розвивається й змінюється для того, щоб щонайкраще пристосуватися до навколишнього середовища. У процесі еволюції багато видів комах і риб придбали захисне забарвлення і т.п. Еволюція – це процес оптимізації всіх живих організмів. Розглянемо, якими ж засобами природа вирішує це завдання оптимізації.
Основою сучасної теорії еволюції є дарвінізм – розроблена Ч. Дарвіним теорія, представлена в роботі "Походження видів", в 1859 році, пояснює еволюцію як результат взаємодії двох факторів – випадкових змін характеристик особин у черзі поколінь і природного відбору (виживання найбільш пристосованих). У той час Ч. Дарвін не зміг показати механізм спадкування, при якому підтримується мінливість. Однак Дарвін виявив головний механізм розвитку: відбір у сполученні з мінливістю.
Можливість того, що обчислювальна система, наділена простими механізмами мінливості й відбору, могла б функціонувати за аналогією із законами еволюції в природних системах, була дуже приваблива. Ця надія стала причиною появи ряду обчислювальних систем і математичних моделей, побудованих за принципами природного відбору. Даний науковий напрямок одержав назву еволюційного моделювання.
Еволюційне моделювання (також використовуються терміни еволюційні або емерджентні обчислення) – це один з підходів, які використовуються при побудові СШІ, напрямок у математичному моделюванні, що поєднує комп'ютерні методи моделювання еволюції; у загальному випадку це підходи до рішення різного роду задач, які у тому або іншому вигляді використовують метафору "еволюційного розвитку" (спадковість, мінливість, відбір). У рамках даного напрямку розвиваються наступні теорії: теорія клітинних автоматів, генетичні алгоритми, генетичне програмування, еволюційні стратегії, штучне життя, інтелектуальні агенти й ряд інших.