generate and test

1
??????????? ?????

• ????? ?? ?????? ? ???????

2
????? ?????

• ???? 1
• ????? ????? ? ????? ?????? (generate and test)
• ????? ????? ??????????? ?????
• ????? ???? ?? ????? ?? ???????? ?????
• ????? ???? ?? ?? ???? ?????? GA
• ???? 2
• ???? ??? ???? ? ?????? ??? ?? ?? ????? ?????
  ????? ?? GA
• ????????? GA

3
????? ?????

• ???? 3
• ????? ???? ?????? ?????
• ????? ???? ?? ????? ???? ??????????? ?????

4
????? ????? ? ????? ?????? (generate and test)

• ????? ????? ? ?????? ???? ?? (state??)
• ????? ??? ?????
• ???? ???? ????? ?? state ????? ?? ??? ??? ??? ??
  ???
• ???? ??? state?? ?? ??? ????? ?????
• ???? ??? ????? ???? ????? ??????? ????? ????? ??
  ???
• ?????? ???????? ????? ??? ???
• ?? ?????? ????? ????? ??? ?? ???? ? ????
  ??????????? ????? ???? ?????? ????? ?? ???
• BFS, DFS,A, IDA,SMA

5
????? ????? ??????????? ?????

• ??????? ?????
• ???? ???? ????? ????? ?????
• ????? ????
• Initial generation
• coding
• genotype
• phenotype
• ?????? ???? fitness
• selection
• recombination
• mutation
• crossover

6
????? ????? ??????????? ?????
7
?? ????
U(x,y) (x-7)2 (y-3)2
8
?? ???? (?????)
?????? ???? fitness
f(x) u(x) Cmin when u(x) Cmin gt 0,
f(x) 0 otherwise.
f(x) Cmax - g(x) when Cmax - g(x) gt 0,
f(x) 0 otherwise
9
?? ???? (?????)
10
?? ???? (?????)

• ????? ???

11
????? ???? ?? ?? ???? ?????? GA

• Schema theorem
• ?? schema ?????? ??? ?? ?????? ???? ?? ??????
  ???? ?? ?? ??? ??? ? ???? ?? ???
• ???? schema ????? ??????? ???
• ??? ?????? schema ????? ??? ????? ???? ??????
• Fitness ??????? ?????? ???? ???? schemata ???? ??
  ????? ?? ???? ????? ?? ???
• ????? ????? ?????? ??????? ???? ????? ??? ??????
  ?? ???? fitness ???? ???
• ????? schemata ??? ??? ?? ??? ??? ??? ?????? ??
  ????
• ????? ?????

1001 101001
12
????? ???? ?? ?? ???? ?????? GA

• Building Block Hypothesis
• ??????? GA ?? ???? ???? ??????? ??????
• Schemata ??? ?? ??? ????? ?? ?? ?????? ??? ??
  ???? ? ??? ??? ???? ?? ?? ?? ?? ????? , ??????
  ???? ?? ?? ?? ?? ?????
• ?? ??????? ???
• ?? ??? ????? , ?? ?? ????? ?????
• ??? ???? ????? ??? ???? ????? ????
• ????? ??? ????
• ??? ?? ?? ???? ?? ?? ????? ???? ?? ?????
  Goldenberg ????? ????

13
????? ???? ?? ?? ???? ?????? GA

• ?? ???? ????? ?? ????????
• Exploration
• ????? ?????? ???? ? ???????? ?? ???? ?????
• Exploitation
• ??????? ?? ???? ? ??????? ???? ??? ?? ???? ????
  ????? ??? ?? ????? ???? ???? ???? ????
• GA ?? ?? ????? ?? ?? ??? ?????? ???? ?? ???

14
?????? ?????

• ?????? ????? ??????? ???
• ???? fitness ???? ????? ?????? ????? ?? ?? ??
  ????
• ?? ?? ?? ?? ???????? ????? ???????? ?????? ?????
• Genetic drift
• ???? ?? ??? ?????
• ??? genetic drift ?? ?????? ??? mutation , ????
  ?? ????

15
???? ??? ???? ? ?????? ??? ?? ?? ????? ?????
????? ?? GA

• ????? ???? ?? ?? ????? ???
• ????? ????? ???
• ?????? ???? fitness
• ?????? ????? ??? ????? ???

16
???? ??? ???? ? ?????? ??? ?? ?? ????? ?????
????? ?? GA (?????)

• ???? fitness
• ?? ???? ???? ???? ?????, ????? ?? hill climbing
  ?? ?? ??
• ???? fitness ???? ???? ???????? ?? ?? ??? ?????
  ?? ?? ????????
• ?? ???? fitness ???
• ??????? ???? ????? ????? ????
• ??????? ??? ?? ?? ???? ????? ?????? ?????
• ?? ???? ???? ????? ??? ?? ??? ??? ?? ?????
  ????? sub-goal ?? ????
• ?? ??? ??? ?? ????? ??? ????? ????? ?? ???? ?????
  ?????? ???? ?? ????? ????? ?????? ???? ?? ???

17
???? ??? ???? ? ?????? ??? ?? ?? ????? ?????
????? ?? GA (?????)

• ?? ?? ???? ???? ????? ??? ?? ???
• ????? ???? penalty
• ??? ????????? ? ????? ??? ?????????
• ????? ????? (????? ) ????????
• ?? ????? ???? fitness ????? constant
  Penalty_Function ????? ?? ???.
• ??????? ?? ???? ??????
• ?????? ???? ??????

18
?????? ???? ?? ??????? ?? ???? fitness

• ??????? ??? ?? ???? (premature convergence)
• ?? ??? ?? fitness ????? ?????? ???? , ?? ?? ??
  ????? ?? ????? ?? ???(take over)
• ??? ????? ?? ???? ??????? ?? ?? ??????? ???? ???
• ????? ??? (slow finishing)
• ?? ??? ????? ??????? ??? ?? ?? ????? ?? ?? ??? ?
  ????? ??? max ????? ??? ???
• ??? ????? ????? ?????? fitness ????? ? ??????
  fitness ?? ?? ???

19
??? ??? ?? ??????

• linear scaling

20
??? ?? ?????? ????? ?? fitness

• Windowing
• ????? ?????? ?? ????? ?? ???
• Linear normalization
• ????? ?? ?? ???? fitness ???? ?? ??? ?????? ???
  ?? ???? fitness ???? ?????? ?? ???.

21
????? ??? ????

• Elitism
• ?????? ????? ??????? ?? ??? ??? ????? ?? ???
• linear probability curves
• ???? ???? scale ???? ????? ???? fitness
• steady-state reproduction
• ??? ????? ????? ??? ??????? ?????? ??????? ???
  ??? ?? ????

22
?????? ??????

• ?????? ????? ????? ???
• ????? ????
• ????? ?? ????? mapping
• ????? ????
• ?? ????? ???? ???? ???? ??????? ?? ???? ???? ????
  ??? ?? ? ?? ????? ??? ?? ???????? scaling ???????
  ???

23
????? ????

• ??? ???????
• ?? ??? ?? ??? ?????? ??? ?? ???? ?????? , ???
  ???? ?? ????? ??? ?? ???
• ??????? ?????? ???????
• ???? ???? ?? ??????? ??? 0.5 ? 1 ?????? ?? ???

24
????? ??? ????

• Elitism
• ?????? ????? ??????? ?? ??? ??? ????? ?? ???
• linear probability curves
• ???? ???? scale ???? ????? ???? fitness
• steady-state reproduction
• ??? ????? ????? ??? ??????? ?????? ??????? ???
  ??? ?? ????

25
???????? crossover

• One-point crossover
• Two-point crossover
• ???????? ?? ????? ????? ?? ????
• Building block ??? ?????? ???? ?? ????
• ?????? ?? ?? one-point ???? ???
• Uniform crossover
• ?? ??????? ?? ?? mask ? ????? ?? ???? ?? ???? ??
  ??????? ?? ???? ?? ?? ???? ?? ?? ?????? ?? ??? ??
  ???.

cutpoint1
cutpoint2
26
???????? crossover (?????)

• ??????? ????? ?? ?????? crossover ?? ????? ????
  ?? ???????? ?? ?????? ??? ????? ??? ? ????? ??
  ????
• Partially Mixed Crossover
• ?? ?????? ?? ?????????? ?? ???? ?? ?????? ??
  ????? ?????
• ?? ??? ????? ????? ???? ????? ???? ??? ??? (TSP)
• 9 8 4 . 5 6 7. 1 3 2 10 8 7 1 . 2 3 10
  . 9 5 4 6
• 9 8 4. 2 3 10 .1 6 5 7 8 10 1 . 5 6 7
  .9 2 4 3

27
???????? crossover (?????)

• Crossover ?? ???? ?? ?? ???????? ???? ??????
  ?????? ?? ?????? ??? ?? ???????? ???? uniform
  crossover ???? ??? ?? ???

28
mutation

• ?????? ?? ??? ? ????? ???? ??
• ?? ????? TSP , ?? ???? ?? ???????? ?????? ??? ?
  ????? ???? ?? ?? ???? ??? ?? ???.
• inversion ,adding and deleting

29
?????

• Barberio-Corsetti, P., Technical Assistence for
  Genetic Optimization of Trellis Codes Final
  report for the Communications System Section
  (XRF) of ESTEC. EUROSPACETECH FREQUENCY 94.02,
  Rev.1, 1996
• An Overview of Genetic Algorithms Part 2,
  Research Topics (1993)  David Beasley, David R.
  Bull, Ralph R. Martin University Computing
• http//www.estec.esa.nl/outreach/gatutor/