Генетическое программирование | это... Что такое Генетическое программирование? (original) (raw)
В искусственном интеллекте генетическое программирование (ГП) — автоматическое создание или изменение программ с помощью генетических алгоритмов. С помощью этой методологии «выращиваются» программы, всё лучше и лучше (в соответствии с определенной функцией приспособленности для хромосом) решающие поставленную вычислительную задачу.
Содержание
История
Кодирование алгоритма
Выбор способа кодирования программы в генетическом алгоритме — один из основных вопросов генетического программирования. Программа должна быть закодирована в таком виде, чтобы легко было автоматически вносить случайные изменения (оператор мутации) и объединять два алгоритма в один (оператор скрещивания).
Способы кодирования можно разделить на два класса:
- Прямое кодирование — генетический алгоритм работает с программой в явном виде.
- Косвенное кодирование — генетический алгоритм работает не с самим кодом программы, а с правилами его построения. То есть генетический алгоритм работает с программой, которая генерирует нужную нам программу.
Нейронные сети
Древовидное
Функция, представленная в древовидной форме
В древовидном кодировании каждый узел дерева содержит функцию, а каждый лист — операнд. Выражения, представленное в виде дерева может быть легко рекурсивно посчитано. Традиционное ГП легче использовать для выращивания программ, написанных на языках, естественным образом воплощающих древовидную структуру. Имеются в виду Lisp, Haskell, F# и другие функциональные языки программирования.
Недревовидные представления программ также были предложены и успешно реализованы, например линейное генетическое программирование, подходящее для традиционных императивных языков.
Оператор скрещивания
Оператор скрещивания для древовидного представления программ
В древовидном представлении оператор скрещивания реализуется обменом между двумя деревьями какими-либо узлами вместе с их потомками (поддеревьями).
Пример:
individual.Children[randomChildIndex] = otherIndividual.Children[randomChildIndex];
Оператор мутации
Оператор мутации в отличие от оператора скрещивания затрагивает только одну хромосому. В древовидном представлении он может быть реализован изменением информации в узле или добавлением, удалением узла или целого поддерева. При этом, конечно, надо следить за корректностью результатов оператора.
Пример:
individual.Information = randomInformation();
или
individual = generateNewIndividual();
Метагенетическое программирование
Метагенетическое программирование — это ГП, в котором изменяется и, тем самым, «выращивается» не только заданная компьютерная программа, но и сами применяемые операторы скрещивания и мутации.
Ссылки
- geneticprogramming.us
- Обзор методов эволюции нейронных сетей
- Генерирование автоматов состояний с помощью ГА
- www.genetic-programming.org
Литература
- Banzhaf, W., Nordin, P., Keller, R.E., Francone, F.D. (1997), Genetic Programming: An Introduction: On the Automatic Evolution of Computer Programs and Its Applications, Morgan Kaufmann
- Cramer, Nichael Lynn (1985), „A representation for the Adaptive Generation of Simple Sequential Programs“ in Proceedings of an International Conference on Genetic Algorithms and the Applications, Grefenstette, John J. (ed.), CMU
- Koza, J.R. (1990), Genetic Programming: A Paradigm for Genetically Breeding Populations of Computer Programs to Solve Problems, Stanford University Computer Science Department technical report STAN-CS-90-1314. A thorough report, possibly used as a draft to his 1992 book.
- Koza, J.R. (1992), Genetic Programming: On the Programming of Computers by Means of Natural Selection, MIT Press
- Koza, J.R. (1994), Genetic Programming II: Automatic Discovery of Reusable Programs, MIT Press
- Koza, J.R., Bennett, F.H., Andre, D., and Keane, M.A. (1999), Genetic Programming III: Darwinian Invention and Problem Solving, Morgan Kaufmann
- Koza, J.R., Keane, M.A., Streeter, M.J., Mydlowec, W., Yu, J., Lanza, G. (2003), Genetic Programming IV: Routine Human-Competitive Machine Intelligence, Kluwer Academic Publishers
- Langdon, W. B., Poli, R. (2002), Foundations of Genetic Programming, Springer-Verlag
- Poli, R., Langdon, W. B., McPhee, N. F. (2008), A Field Guide to Genetic Programming, Lulu.com, freely available from the internet ISBN 978-1-4092-0073-4
- Smith, S.F. (1980), A Learning System Based on Genetic Adaptive Algorithms, PhD dissertation (University of Pittsburgh)
.
Портал