الخوارزميات الجينية
تعرف على الخوارزميات الجينية من خلال استكشاف مفاهيمها ووظائفها مفتاح ، وأنشئ الفن من خلال التطور.
سنغطي ما يلي...
ملخص
الخوارزميات الجينية مستوحاة من إحدى أكثر عمليات الطبيعة إثارةً للاهتمام: التطور. تخيّل طفلاً يتعلم ركوب دراجة هوائية لأول مرة. في البداية، يجرب الطفل أساليب مختلفة، كل منها يمثل نهجًا مختلفًا للتوازن والدواسة والتوجيه. كل محاولة تُقدم تغذية راجعة قيّمة - أحيانًا، يبقى الطفل منتصبًا وأحيانًا يسقط. مع الممارسة، يتعلم أي التقنيات تُجدي نفعًا وأيها لا تُجدي نفعًا، مما يُحسّن مهاراته تدريجيًا. يجمع الطفل بين الاستراتيجيات الناجحة من محاولات مختلفة، ويجرّب أحيانًا تعديلات جديدة حتى يتقن القيادة بسلاسة وثقة. تعكس عملية التعلم هذه مبادئ الخوارزمية الجينية. دعونا نتعمق في تفاصيل هذه الخوارزمية.
الخوارزمية
الخوارزمية الجينية (GA) هي آلية بحث استدلالية لإيجاد حلول تقريبية لمشكلات التحسين والبحث، وذلك بمحاكاة عملية التطور الطبيعي. تُعد الخوارزميات الجينية مفيدة بشكل خاص عند التعامل مع المشكلات التي تكون فيها مساحة البحث كبيرة أو معقدة أو غير مفهومة جيدًا.
المفاهيم الرئيسية
السكان: مجموعة من الأفراد، يُمثل كلٌّ منهم حلاًّ مُمكناً للمشكلة. يتطور السكان مع مرور الوقت عبر التكرارات (المعروفة بالأجيال).
الكروموسوم: تمثيل لحل فردي، يتم ترميزه عادة كسلسلة من الأرقام الثنائية (0 و1)، على الرغم من استخدام ترميزات أخرى (مثل الأرقام الحقيقية والأحرف) أيضًا اعتمادًا على المشكلة.
الجين: جزء من الكروموسوم يُمثل سمة معينة من المحلول. في الترميز الثنائي، يكون كل جين بتًا (0 أو 1).
دالة اللياقة: دالة تُقيّم وتُحدد درجة لياقة لكل فرد في المجتمع بناءً على مدى نجاحه في حل المشكلة المطروحة. تُحدد درجة اللياقة احتمالية اختيار فرد للتكاثر.
الاختيار: عملية اختيار أفراد من السكان الحاليين لتكوين ذرية للجيل القادم. يعتمد الاختيار عادةً على اللياقة البدنية، حيث تزداد احتمالية اختيار الأفراد الأكثر لياقة.
التهجين (إعادة التركيب): عامل وراثي يجمع بين كروموسومين أبويين لإنتاج نسل. يشبه التهجين خلط صفات من أبوين لإنشاء مزيج جديد فريد، مما يزيد من تنوع كل جيل.
الطفرة: عامل وراثي يُدخل تغييرات عشوائية على جينات فردية في الكروموسوم، محاكيًا عملية الطفرة في التطور البيولوجي. تُساعد الطفرة في الحفاظ على التنوع الجيني، وتمنع التقارب المبكر نحو حل دون المستوى الأمثل.
شرط الإنهاء: شرط يُحدد متى يجب أن تتوقف الخوارزمية. من شروط الإنهاء الشائعة الوصول إلى أقصى عدد ...