به نام خالق لوح و قلم

موضوع ارائه : الگوريتم ژنتيک

خالق لوح و قلمبه نام

توسط دانشجويان :

محسن اکبري دانا

محمد ميرزائيان

دوره : کارشناسي ناپيوسته

نام استاد : دکتر داور پناه1

مقدمه

توس�ط هالن�د ، ديجون�گ و 1970الگ�وريتم ژنتي�ک در س�ال •گلدبرگ ارايه شده است .

ب�ا فض�اي • پيچي�ده بهين�ه س�ازي مس�ايل ب�راي الگ�وريتم اين جستجو ناشناخته مناسب است .

ي�ک • ژنتي�ک الگ�وريتم ک�ه ش�ود مي گفت�ه مختص�ر ط�ور به تکني�ک برنام�ه نويس�ي اس�ت ک�ه از تکام�ل ژن�تيکي ب�ه عن�وان

يک الگوي حل مساله استفاده مي کند . الگ�وريتم ژنتي�ک ي�ک تکني�ک جس�تجو در علم ک�امپيوتر ب�راي •

يافتن راه حل بهينه در مسايل جستجو است . تک�املي • الگ�وريتم الگ�وريتم ان�واع از يکي ژنتي�ک الگ�وريتم

اس�ت ک�ه از علم زيس�ت شناس�ي و مس�ئله انتخ�اب ط�بيعي انتخ�اب ، ناگه�اني انتخ�اب ، جهش وراثت، مث�ل داروين

طبيعي و ترکيب الهام گرفته شده است .

2

18 تعداد کل صفحات : محسن اکبري دانا/محمد ميرزائيان موضوع :الگوريتم ژنتيک

معرفي واژگان الگوريتم ژنتيک

از آنجا که الگوريتم ژنتيک از دو علم کامپيوتر و ژنتيک طبيعي نشات گرفته است واژه هاي

مورد استفاده اش مخلوطي است از واژه هاي طبيعي و مصنوعي ، مفاهيم اوليه که در فهم

الگوريتم ژنتيک بسيار حياتي هستند .

3


کروموزوم

اساس الگوريتم ژنتيک تبديل هر مجموعه جواب به يک کدينگ است . اين کدينگ را اصطالحا کروموزم مي گويند. به کروموزوم ، فرد ، رشته ، ساخت نيز

ژنوتيپگفته شده است . همچنين مي توان آنها را نيز ناميد

کروموزوم انسان

4


فنوتيپ يا تابع برازندگي

هر کروموزوم متناظر با يک مجموعه جواب از مسئله است . مجموعه متناظر با هر کروموزوم را

يک فنوتيپ مي گويند .

ژن

عناصر تشکيل دهنده يک کروموزوم که معموال اعداد هستند را ژن مي گويند.

ژن ها را ترکيب ، نشان و کاشف نيز ناميده اند .

5


جمعيت

مجموعه اي از کروموزوم ها را يک جمعيت مي گويند

نسل

هر تکرار از الگوريتم را يک نسل مي گويند

6


مثال ساده با حروف الفبا 7


ساختار کلي الگوريتم ژنتيک

ابت�دا بيش از ه�ر چ�يزي باي�د مک�انيزمي ب�راي تب�ديل ه�ر ج�واب ب�ه ي�ک کروم�وزوم تعري�ف ک�رد ، پس از آن حقيقت در ک�ه ه�ا کروم�وزوم از مجموع�ه ي�ک ک�ه مجموع�ه اي از ج�واب ه�اي مس�ئله هس�تند ب�ه عن�وان ي�ک جمعيت آع�ازين تهي�ه مي گردن�د . اين مجموع�ه ک�ه ان�دازه آن دلخ�واه اس�ت و توس�ط ک�اربر تعري�ف مي ايج�اد تص�ادفي ص�ورت ب�ه اغلب ش�ود مي

گردند .بع�د از اين مرحل�ه باي�د ب�ا بک�ارگيري عملي�ات ژنتي�ک ب�ه جدي�د موس�وم ه�اي کروم�وزوم ايج�اد ب�ه اق�دام

فرزند نمود .

8


بعد از ايجاد فرزندان با استفاده از عمل تحول اقدام به انتخاب برازنده ترين کروموزوم ها

نمود ، بدين صورت يک نسل از الگوريتم طي شده است ، الگوريتم بعد از چندين نسل بتدريج به سمت جواب بهينه همگرا مي شود . شرط توقف الگوريتم نيز طي کردن تعداد معيني

تکرار است که پيش از آغاز الگوريتم توسط کاربر تعيين مي شود .

9


ايجاد جمعيت اوليه

اولين مرحله بعد از تعيين تکنيکي که براي تبديل هر جواب به يک کروموزوم به کار مي

رود ايجاد يک جمعيت اوليه از کروموزم هاست . در اين مرحله جواب اوليه معموال به

صورت تصادفي توليد مي شود . البته در بعضي موارد با توجه به نوع مسئله و براي باال بردن

سرعت همگرايي الگوريتم از روش ابتکاري نيز استفاده مي گردد .

به هر حال عمومي ترين و فراگير ترين روش ، استفاده از يک رويکرد تصادفي است .

10


روش هاي انتخاب و ايجاد فرزندان

( Crossover- تقاطع ) 1در اين روش دو کروموزوم براي معاوضه سگمنت هاي کدشان

انتخاب مي شوند ، اين فرآيند بر اساس فرآيند ترکيب کروموزوم ها در طول توليد مثل در موجودات زنده شبيه سازي شده است .

11


Mutation- جهش ژني 2قب�ل از اين ک�ه کروم�وزوم ه�ا در نس�ل بع�دي ق�رار بگيرن�د احتم�ال دارد دچ�ار جهش ي�ا تغي�ير ناگه�اني ش�وند . جهش ي�ک تغي�ير ناگه�اني در ژن اس�ت ، در ط�بيعت س�رطان ه�ا

حاصل جهش هاي ژني هستند .

12


( Insertion- جاگذاري )3در اين روش ي�ک کروم�وزوم را ب�ه ص�ورت تص�ادفي انتخ�اب

و ک�نيم مي 2مي ب�ر کروم�وزوم آن از را تص�ادفي نقط�ه ب�ا س�مت را انتخ�اب ش�ده س�مت راس�ت گزي�نيم س�پس ژن ب�ه ص�ورت ش�کل راس�ت ژن س�مت چپ همس�ايه مي ک�نيم

زير:

13


مراحل الگوريتم ژنتيک مراحل الگوريتم ژنتيک عبارتند از :

- ايجاد جمعيت اوليه 1- ارزيابي و مرتب سازي جواب ها و حذف اعضاي 2

اضافي جمعيت ) در صورت وجود ( - انتخاب عده اي از بهترين اعضاي جمعيت به 3

عنوان والد ها بر حسب شايستگي ، انجام عمل تقاطع ميان آن ها و ايجاد جمعيتي از فرزندان

- انتخاب عده اي از اعضاي جمعيت به صورت 4تصادفي و انجام عمل

(Mutaionجهش ) - ادغام جمعيت اصلي، جمعيت فرزندان و جهش 5

يافتگان - در صورتي که شرايط خاتمه محقق شده اند ، 6

، در غير اينصورت بازگشت به 7رفتن به مرحله 2مرحله

- پايان 7

14


در ادام�ه ي�ک نمون�ه از مس�ائل س�اده اي ک�ه الگ�وريتم ژنتي�ک ب�راي آن ج�واب ارائ�ه مي ده�د بررس�ي خ�واهيم ک�رد ، اين مس�ئله

مي باشد.Benchmark Problemجز مسائل

Sphereتابع تعريف اين تابع به صورت زير مي باشد :

15


- ايجاد جمعيت اوليه 1مشخص�ا ب�راي ايج�اد جمعيت اولي�ه ، ، ب�اينري ژنتي�ک الگ�وريتم م�ورد در مش�کل چن�داني ن�داريم ، فق�ط ک�افي اس�ت متن�اظر ب�ا ه�ر ک�دام از اعض�اي ب�ا تص�ادفي ب�ردار ي�ک ، جمعيت مولفه هاي صفر و يک ايجاد کنيم .

– ارزيابي و مرتب سازي جمعيت و حذف 2جواب هاي اضافي

- سپري شدن تعداد معيني 1 ، Generationاز تکرار )

( Iterationنسل ، - رسيدن به حد مطلوبي از 2

جواب - سپري شدن تعداد معيني 3

از تکرارها ، بدون مشاهده بهبود خاصي در نتيجه

16


منابع : [ الگ�وريتم ه�اي فراابتک�اري در بهين�ه س�ازي ترکي�بي ، ت�اليف 1]

مهن�دس ، ت�بريز ع�الم اک�بر دک�تر ، زندي�ه مص�طفي دک�تر عليرضا محمد رحيمي ، انتشارات صفار، اشراقي

[2 ]Goldberg, D.E., 1989, "Genetic algorithm in search ,Optimization and Machine Learning" ,Addison-Wesley ,Wokingham ,England.

[3]Chaudhry,S.S and Luo,W.,2005". Application genetic algorithm in production and operation management : a review". International Journal of

Production Research, 43,19,4083-4101 .[ پاي�ان نام�ه کارشناس�ي ارش�د ، ميثم ربيعي ، دانش�کده 4]

مهندس�ي ص�نايع دانش�گاه ص�نعتي خواج�ه نص�ير ال�دين طوس�ي ، ح�ل مس�ئله جري�ان کارگ�اهي دو مرحل�ه اي انعط�اف پ�ذير ب�دون

وقفه. 18 تعداد کل صفحات : محسن اکبري دانا/محمد ميرزائيان

موضوع :الگوريتم ژنتيک

در پايان جا دارد از توجه شما دانشجويان

گرامي و استادگرانقدر دکتر

داور پناه

کمال تشکر را داشته باشيم .

پايان

ر ها

ب92

18

Documents

به نام خالق لوح و قلم