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遗传算法:内存中的进化
来源:互联网   发布日期:2011-08-17 19:53:33   浏览:99984次  

导读:遗传算法:内存中的进化,...

这是个真实的故事。

从前在海岸边有一群扇贝在悠哉游哉地生活繁衍着。它们自然是衣食不愁,连房子也有了着落。它们担忧的只有一件事:每隔一段时间,总有一个人来挖走它们之中的一部分。当然啦,挖回去干什么这大家都知道。但扇贝们不知道的是,这人的家族图腾是Firefox的图标,所以他总是选择那些贝壳花纹长得比较不像Firefox图标的扇贝。

这种状况持续了好几十万代。大家应该也猜到扇贝们身上发生什么事情了:它们的贝壳上都印着很像Firefox图标的图案。

可能有些读者会说:你这不是糊弄我们么,Firefox才有多少年历史,你就搞了个几十万代的扇贝?

确有其事,但是这些扇贝不是真实的,它们在我电脑的内存里边生活。它们是一个遗传算法程序的一部分,这个程序的目的就是用100个半透明三角形把Firefox的图标尽可能像地画出来。

什么是遗传算法呢?

简单地说,遗传算法是一种解决问题的方法。它模拟大自然中种群在选择压力下的演化,从而得到问题的一个近似解。

在二十世纪五十年代,生物学家已经知道基因在自然演化过程中的作用了,而他们也希望能在新出现的计算机上模拟这个过程,用以尝试定量研究基因与进化之间的关系。这就是遗传算法的滥觞。后来,有人将其用于解决优化问题,于是就产生了遗传算法。

那么,具体来说,在计算机里边是怎么模拟进化过程的呢?

我们还是以开头提到的程序为例。

首先,我们知道,生物个体长什么样子很大程度上是由染色体上的基因决定的。同样,如果我们把100个半透明三角形组成的东西看成一个生物个体的话(为了说话方便,称为扇贝吧),我们也可以说它的样子是由这些三角形的具体位置和颜色决定的。所以,我们可以把一个一个的半透明三角形看作是这些扇贝的“基因”。而组成扇贝的这100个基因就组成了每个扇贝个体的“染色体”(chromosome)。

从下面的图可以大约看出来这些基因是怎么决定扇贝的样子的(为了观看方便,我们只画出其中五个三角形):

然后,扇贝们除了生活,当然还要繁衍后代。生物界中的繁衍无非就是父母的基因组合产生新的个体,而在这个程序里边我们当然也这么办:选择两个原有的扇贝,然后从这两个扇贝的染色体中随机选取一共100个基因组成新个体的染色体。如图所示:(仍然是将扇贝看成是五个三

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