Кроссовер

Таким образом, цель генетического поиска - найти экземпляр хромосомы, имеющий значение функции полезности, максимально близкое к ее экстремальному значению. Направленный поиск малой окрестности экстремума осуществляется в генетическом алгоритме с помощью генетических операторов выбора родителей, кроссовера, мутации, селекции, переупорядочения, поясняемых далее. [c.212]

Во внутреннем цикле базового генетического алгоритма выполняется следующая последовательность генетических операторов выбор родителей, кроссовер (скрещивание), мутация, селекция. [c.213]

Порождение новых экземпляров хромосом происходит в процессе скрещивания (кроссовера) родительских пар. Выбор пары членов популяции в качестве родителей производится случайным образом среди членов данного поколения. При этом вероятность выбора экземпляров в качестве родителей в базовом генетическом алгоритме зависит от их значений функции полезности, т.е. чем лучше значение Р, тем выше должна быть вероятность выбора. [c.213]

Селекция - это отбор членов нового поколения среди потомков, полученных в результате кроссовера и мутаций в данном поколении. В базовом генетическом алгоритме в новое поколение включается лучший из двух потомков, порожденных после кроссовера. Внутренний цикл заканчивается, когда окажется сформированным новое поколение, т.е. в нем будет N членов. [c.214]

При простом одноточечном кроссовере в хромосому потомка схема попадет (т.е. не будет разорвана) с вероятностью [c.215]

Варианты кроссовера связаны с числом мест разрыва родительских хромосом. Если место одно, то кроссовер называют одноточечным, иначе имеем многоточечный кроссовер. На рис. 2.14 показан результат двухточечного кроссовера для тех же родителей, что и в примере рис. 2.13, при разрывах после второго и пятого локусов. [c.216]

Если структура хромосомы однородная в том смысле, что все проектные параметры, отображаемые генами, относятся к одной и той же классификационной группе в контексте решаемой задачи, то целесообразен одноточечный кроссовер. Когда гены могут быть сгруппированы по одному признаку (например, по принадлежности к определенным конструктивным блокам) и упорядочены в группах по другому признаку (например, по физическому смыслу), то более эффективным может оказаться многоточечный кроссовер, при котором по одной точке разрыва приходится на каждую группу. Конкретный пример многоточечного кроссовера будет приведен далее при рассмотрении задачи синтеза расписаний для многостадийных процессов. [c.216]

Рис. 2.14. Результат двухточечного кроссовера

С помощью оператора селекции формируется набор хромосом нового поколения. Часто в новое поколение включают лучшего из двух потомков после каждой операции кроссовера, а также хромосомы, получающиеся в результате мутаций. Другой вариант селекции - в новое поколение включаются две лучшие хромосомы, выбираемые среди двух потомков и двух родителей в каждой операции кроссовера. Третий вариант - новое поколение формируется из тех хромосом, являющихся результатами кроссовера и мутации, целевая функция которых меньше (при минимизации) некоторого порога. [c.217]

Обычно возможность появления недопустимых хромосом связана с наличием зависимостей между генами. Тогда независимый случайный выбор значений генов, как это происходит при кроссовере и мутациях в базовом генетическом алгоритме, становится некорректным. [c.218]

Пример . Рассмотрим задачу разбиения графа на два подграфа так, чтобы число верщин в подграфах и бьшо равно заданным значениям N a при этом целевая функция имела экстремальное значение. Будем считать, что если аллель А -го гена равен 1, то вершина к находится в А , если же аллель к-то гена равен о, то - в Aj. Очевидно, что число единиц в хромосоме должно равняться N , число нулей - N . Однако это условие для хромосом потомков, получающихся в результате кроссовера или мутаций, в общем случае не соблюдается, причем по-прежнему вероятность получения корректного потомка крайне мала. [c.219]

В процессе локально-генетического поиска могут использоваться также фильтры Ф3 и Ф4, аналогичные по своему назначению фильтрам Ф, и Фз- В Фз проходят отбор дочерние хромосомы, получаемые в результате кроссовера, по условию F < TS3. В Ф4 фильтруются хромосомы, которые после Ф3 прошли также через процедуру П2 локального спуска. [c.238]

Как генетический, так и локальный поиск по отдельности недостаточно эффективны. Эффективность решения задач синтеза повышается при использовании локально-генетического метода. В соответствии с этим методом применяется локальная оптимизация по отношению к каждой хромосоме, порождаемой в результате кроссовера. Она заключается в случайном поиске лучшего решения в окрестностях хромосомы потомка (при этом расстояния между хромосомами измеряются числом позиций с неодинаковыми значениями). [c.240]

Применяя двухлинзовую систему, можно уменьшить изображение катода за счёт увеличения у2- Кроме того, вторую линзу можно настроить так, что на экране изображается не катод, а скрещение (кроссовер)—наименьшее сечение пучка, образующееся между первой линзой и создаваемым ею изображением катода. Теоретич. радиус кроссовера может быть сколь угодно малым, практически же из-за разброса нач. скоростей электронов, кулоновского расталкивания и аберраций линзы кроссовер имеет конечный радиус, но в десятки и сотни раз меньший радиуса катода. Понятие радиус скрещения условно, т. к. плотность тока спадает постепенно из-за разброса нач. скоростей электронов. Принято считать радиусом кроссовера расстояние от оси, на к-ром плотность тока 0,1 от значения на оси. Экспериментально определенный радиус скрещения составляет 10—100 мкм. [c.560]

Огибающие осесимметричных электронных пучков уо — угол входа пучка в свободное от полей пространство Го — начальный радиус I—расходящийся пучок (то>0) 2 — цилиндрический пучок (уо = 0) 3, 4, 5—сходящиеся пучки (уо<0). Пучок 4—оптимальный, так как кроссовер (наименьшее сечение) пучка находится на самом удалённом расстоянии (г//=0,5) от исходной плоскости. [c.582]

Для каждого витка внешнего цикла генетического алгоритма выполняется внутренний цикл, на котором формируются экземпляры нового (следующего за текущим) поколения. Во внутреннем цикле повторяются операторы выбора родителей, кроссовера родительских хромосом, мутации, оценки приспособленности потомков, селекции хромосом для включения в очередное поколение. [c.186]

Кроссовер. Во-первых, допустимы схемы многоточечного кроссовера. [c.188]

При увеличении толщины свариваемых металлов необходимо стремиться к уменьшению угла сходимости пучка на изделии и к повышению плотности тока в пучке в плоскости фокусировки, что согласно выражению (1.1) возможно при увеличении электронной яркости путем повышения плотности тока в кроссовере. [c.329]

Кроссовер заключается в разрыве двух выбранных родительских хромосом и рекомбинировании образовавшихся хромосомных отрезков, что дает пару хромосом потомков. На рис. 2.13 представлен пример кроссовера (разрыв после третьего локуса) и рекомбинации отрезков. Здесь два верхних экземпляра - родители, два нижних - пoтo пш. Для наглядности гены одного родителя обозначены буквами, другого - цифрами. [c.213]

Мутации, т.е. случайные изменения некоторых аллелей, предназначены для реализации поиска в пространстве всех возможных экземпляров хромосом. Без мутаций поиск не может выйти за пределы того подмножества экземпляров хромосом, в котором аллели совпадают со сгенерированными значениями генов в начальной популяции. Например, если в некотором гене, отображающем дни недели, в хромосомах начальной популяции оказались сгенерированными только значения понедельнию>, среда , четверг и воскресенье , то при вьшолнении операторов кроссовера или селекции значения вторнию>, пятница и суббота появиться не могут. Мутации устраняют этот недостаток. Они происходят в очередном гене с некоторой заданной достаточно малой (сотые - тысячные доли) вероятностью Р . При мутациях значение гена выбирается случайным образом среди множества возможных значений, т.е. в нашем примере произойдет равновероятный выбор среди всех семи возможных дней недели. [c.214]

Во многих приложениях между генами существуют зависимости, приводящие к некорректности некоторых экземпляров хромосом, генерируемьк случайным образом. Некорректность, в частности, выражается в том, что для некорректньк хромосом не удается правильно определить значение целевой функции. Другими словами, в процессе генетического поиска нельзя допустить, чтобы в популяции появлялись некорректные хромосомы. Поскольку и кроссовер, и мутации могут приводить к формированию недопустимых потомков, приходится вводить в генетический алгоритм дополнительные операторы корректировки хромосом. Это обстоятельство усложняет алгоритм. [c.218]

Достигается высокая степень обобщения задач структурного синтеза, что обусловлено единством структуры хромосом для разных приложений в НСМ. В то же время в обычных генетических методах семантика генов, их типы меняются от задачи к задаче и, следовательно, меняется алгоритм генетического поиска. Кроме того, в ряде приложений имеет место взаимозависимость разных генов и, как следствие, велика вероятность появления недопустимых хромосом после вьшолнения генетических операторов кроссовера и мутации. Для устранения подобного явления приходится применять дополнительные операторы корректировки хромосом, например метод РМХ. При применении НСМ отсутствует понятие недопустимых хромосом, не требуется корректировка хромосом, все гены относятся к одному типу integer. [c.223]

Под гибридным алгоритмом понимают сочетание алгоритмов двух типов первый тип представлен генетическим алгоритмом, ко второму типу отнесены алгоритмы локальной оптимизации, оперирующие единственной хромосомой (или популяцией хромосом, но без применения кроссовера). Поэтому гибридные алгоритмы назьшают также локально-генетическими. [c.231]

Макромутация - одновременное изменение в хромосоме значений более чем одного гена. Макромутации лежат в основе локального поиска в эволюционно-генетических алгоритмах, они предназначены для улучшения целевой функции между операциями кроссовера. [c.235]

Идея фильтрации используется достаточно широко. Например, такой необходимый в генетическом алгоритме оператор, как селекция, фактически реализует фильтрацию - отбрасьшание неудачных хромосом, генерируемьгх в операторах кроссовера или мутации. Одним из примеров фильтрации может служить упомянутый выше макрооператор Re-старт, который предназначен для преодоления ранней стагнации и заключается в переходе от текущего поколения к новому начальному поколению путем полной или частичной замены значений генов во всех хромосомах., [c.238]

Кроме двух параметров (г, U или t, J) X. м. характеризуется еще одним параметром — электронной концентрацией п (число электронов на один узел решётки). В этой невырожденной модели п меняется в пределах 0< <2, причём поведение системы существенно зависит от величины п. Из (3) видно, что при половинном заполнении зоны (п = ) гамильтониан /—У-модели сводится к гамильтониану Гейзенберга модели с атомным локализованным спином S— jj, так что основное состояние системы должно быть антиферромагнитным с волновым вектором Й = (п, я, п). За счёт взаимодействия электронных состояний с антиферромагн. порядком при п — 1 должна открываться щель на поверхности Ферми, так что в этих условиях система должна быть диэлектриком. При отклонении от половинного заполнения в системе появляется дырочная проводимость, а антиферромагн. порядок ослабляется за счёт движения дырок, так что при нек-рой концентрации дырок антиферромагнетизм исчезает при последующем уменьшении п сильно коррелированная система переходит в режим ферми-жидкости. Т. о., из рассмотрения двух предельных случаев ясно, что при изменении п должен существовать кроссовер от ферми-жидкостного поведения в фазу диэлектрич. состояния и одновременно кроссовер от коллективизированного магнетизма к магнетизму с локализованными маги, моментами. При фиксированном и аналогичный кроссовер должен возникать с ростом U. Эти наиб, интересные явления появляются в области промежуточных значений U W, где возмущений теория не работает, поэтому необходимо использовать при анализе X. м. другие приближённые подходы, не основанные на разложениях по параметрам UjW или WjU. Ниже рассматривается ряд таких подходов [2]. [c.392]

Во мн. типах приёмных ЭЛТ, напр, в кинескопах, используют трёхлинзовые прожекторы, в к-рых между первой линзой, формирующей скрещение, и линзой, отображающей скрещение на экране, помещается третья, сравнительно слабая линза, уменьшающая угол расхожденнл пучка за кроссовером. Это приводит к уменьшению изображения кроссовера и уменьшению диаметра пучка в области отображающей линзы, что уменьшает её геом. аберрации. Совр. прожекторы при токах пучка в неск. мкА позволяют получать светящееся пятно ка экране диам. [c.561]

Радиус кроссовера тем меньше, чем меньше первеанс и больше IyoI- с ростом (по абс. величине) угла входа пучка в свободное от полей пространство (уо) плоскость кроссовера сначала удаляется от исходной плоскости, за- [c.582]

Для аморфных сплавов характерен ряд закономерностей структурной релаксации. Во-первых, эффект обратимости свойств, о которых шла речь выше. Во-вторых, часто изменение свойств при отжиге происходит по закону Ы. В-третьих, в аморфных сплавах наблюдается так называемый кроссовер-эффект ( rossover), суть которого состоит в том, что если свойство, например, возрастало в процессе выдержки при то нагрев до температуры Т (Т >Т ) приводит сначала к быстрому уменьшению данного свойства, а только затем к увеличению. Причем кинетика увеличения свойства в этом случае будет значительно отличаться от той, которая была бы, если бы начальной температурой была Т . Кроссовер-эффект наблюдали при измерениях электросопротивления, модуля [c.16]

Кроссовер (скрещивание). Кроссовер, иногда называемый кроссингове-ром, заключается в передаче участков генов от родителей к потомкам. При простом (одноточечном) кроссовере хромосомы родителей разрываются в некоторой позиции, одинаковой для обоих родителей, выбор места разрыва равновероятен, далее происходит рекомбинация образующихся частей родительских хромосом, как это показано в табл. 4.3, где разрыв подразумевается между пятым и щестым локусами. [c.187]

Один из способов — метод РМХ Partially Mat hed rossover). Для иллюстрации РМХ рассмотрим пример двухточечного кроссовера в задаче, когда в хромосоме должны присутствовать, причем только по одному разу, все значения генов из заданного набора. Пусть в примере этот набор включает числа от 1 до 9. [c.188]

В табл. 4.4 первые две строки представляют родительские хромосомы. Третья строка содержит хромосому одного из потомков, сгенерированного в результате применения двухточечного кроссовера (после второго и пятого ло-кусов). Полученная хромосома не относится к числу допустимых, так как в ней значения генов 1, 2 и 9 встречаются дважды, а значения 3, 4 и 5 отсутствуют. Четвертая строка показьюает результат применения РМХ. В этом методе вьщеляются сопряженные пары аллелей в одноименных локусах одной из рекомбинируемых частей. В нашем примере это пары (3 и 1), (4 и 9), (5 и 2). Хромосома потомка просматривается слева направо если повторно встречается некоторое значение, оно заменяется сопряженным значением. Так, в примере в локусах 3, 5 и 9 повторно встречающиеся аллели 1,2 и 9 последовательно заменяются значениями 3, 5 и 4. [c.188]

Очевидно, что меньпшй размер хромосомы ведет к лучшей вычислительной эффективности, а меньшее значение Wпозволяет быстрее найти окрестности искомого экстремума. Кроме того, в методе комбинирования эвристик все хромосомы, генерируемые при кроссовере, будут допустимыми. В то же время при применении обычных генетических методов необходимо использовать процедуры типа РМХ для корректировки генов, относящихся к номерам в очереди на обслуживание, что также снижает эффективность поиска. [c.190]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...