Genetické algoritmy [GA]

Slides:



Advertisements
Podobné prezentace
OBECNÉ OPTIMALIZAČNÍ MODELY
Advertisements

GENETIKA MNOHOBUNĚČNÝCH ORGANISMŮ
SELEKCE METODY PLEMENTBY
Úvod Klasifikace disciplín operačního výzkumu
Vzorová písemka Poznámka: Bonusové příklady jsou nepovinné, lze za ně ale získat body navíc. (2 body) Definujte pojem gradient. Vypočítejte gradient funkce.
Problém obchodního cestujícího a příbuzné úlohy Projekt katedry aplikované matematiky – K611 FD ČVUT.
ENERGIE KLASTRŮ VODY ZÍSKANÁ EVOLUČNÍMI ALGORITMY
Genetické algoritmy. V průběhu výpočtu používají náhodné operace. Algoritmus není jednoznačný, může projít více cestami. Nezaručují nalezení řešení.
Problém obchodního cestujícího a příbuzné úlohy K611 - Ústav aplikované matematiky FD ČVUT.
POPULAČNÍ GENETIKA 6 faktory narušující rovnováhu populací
Prof. Ing. Václav Řehout, CSc.
Využití umělých neuronových sítí k urychlení evolučních algoritmů
Návrh a optimalizace filtru OTA-C s využitím heuristických algoritmů ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta elektrotechnická Katedra teorie obvodů.
Odpovědi na otázky Praha 2007 Bc. Dalibor Barri ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta elektrotechnická Katedra mikroelektroniky.
Návrh a optimalizace filtru OTA-C s využitím evolučních algoritmů Praha 2007 Bc. Dalibor Barri ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta elektrotechnická.
Praktické využití genetických algoritmů
LOGISTICKÉ SYSTÉMY 7/14.
Hardy – Weibergův zákon
Získávání informací Získání informací o reálném systému
Základy genetiky.
Řadicí algoritmy autor: Tadeáš Berkman.
Stránky o genetice Testy z genetiky
Umělá Inteligence II. Umělá inteligence je vědní disciplína věnující se tvorbě počítačových programů řešících složité úlohy s takovými výsledky, které.
Genetika populací, rodokmen
Teoretické základy šlechtění lesních dřevin Milan Lstibůrek 2005.
8. listopadu 2004Statistika (D360P03Z) 6. předn.1 chování výběrového průměru nechť X 1, X 2,…,X n jsou nezávislé náhodné veličiny s libovolným rozdělením.
PB161 – Programování v jazyce C++ Objektově Orientované Programování
Autor: Mgr. Tomáš Hasík Určení: Septima, III.G
Algoritmy vyhledávání a řazení
Název školy: ZÁKLADNÍ ŠKOLA PODBOŘANY, HUSOVA 276, OKRES LOUNY Autor: ING. EVA ŠÍDOVÁ Název:VY_32_INOVACE_621_GENETIKA Téma:ZÁKLADNÍ GENETICKÉ POJMY Číslo.
Genetické algoritmy Lukáš Kábrt.
Charakteristiky výstupního procesu systémů hromadné obsluhy Martin Meca ČVUT, Fakulta strojní.
METODY NEKONVENČNÍHO MODELOVÁNÍ S PŘÍSTUPY UMĚLÉ INTELIGENCE
Digitální výukový materiál zpracovaný v rámci projektu „EU peníze školám“ Projekt:CZ.1.07/1.5.00/ „SŠHL Frýdlant.moderní školy“ Škola:Střední škola.
Genetické algoritmy [GA]. Historie:  1960: I. Rechenberg – první odborná práce na toto téma „Evolution strategies“  1975: John Holland – první genetický.
Globální minimum - obecně
Artificial Intelligence (AI).  „Úloha patří do oblasti umělé inteligence, jestliže řešení, které najde člověk považujeme za projev jeho inteligence.
EAL Evolutionary Algorithms Library in VC++, Maple and OpenGL.
Genetické algoritmy Filip Dušek Filip Dušek 2004 – V 53 ČVUT v Praze – fakulta Stavební.
Akcelerace genetických algoritmů na grafických kartách Mikuláš Dítě Gymnázium Christiana Dopplera Cesta k vědě Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme.
Populační genetika.
Estimation of Distribution Algorithms Část II Petr Pošík Prezentace pro předmět Kognitivní procesy 6. dubna 2006.
1 TEORIE HER Nejmenovaná studentka, písemka, 2003: „Teorii her neznám, ale kdo si hraje, nezlobí“ „Teorii her neznám, ale kdo si hraje, nezlobí“
Algoritmus a jeho vlastnosti
Problém obchodního cestujícího a příbuzné úlohy
Kognitivní procesy – evoluční algoritmy
GA a predčasná konvergence Předčasná konvergence - výpočet konverguje příliš rychle k nějakému neoptimálnímu řešení Co způsobuje předčasnou konvergenci?
 VZNIK GENETICKÉ PROMĚNLIVOSTI = nejdůležitější mikroevoluční
Akcelerace genetických algoritmů na grafických kartách 4. část Mikuláš Dítě Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti.
Paralelní algoritmy ve zpracování dat Bc. Jan Hofta Výzkumný úkol:
Akcelerace genetických algoritmů na grafických kartách 3. část Mikuláš Dítě Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti.
Alternativy k evolučním optimalizačním algoritmům Porovnání genetických algoritmů a některých tradičních stochastických optimalizačních přístupů David.
NÁHODNÉ PROCESY V POPULACÍCH NÁHODNÉ PROCESY V POPULACÍCH Náhodný výběr gamet z genofondu:
Plánování trajektorie pro bezpilotní letoun za účelem sledování pozemních objektů pomocí inerciálně stabilizované kamerové platformy Michal Kreč Vedoucí.
Zpracoval :Ing. Petr Dlask, Ph.D. Pracoviště :Katedra Ekonomiky a řízení stavebnictví ČVUT v Praze Adresa :Thákurova 7, Praha 6, Dejvice Optimalizace.
Evoluční algoritmy Info k předmětu Literatura Závěrečná práce.
CW – 05 TEORIE ROZHODOVACÍCH PROCESŮ Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb Fakulta stavební VUT v Brně Ing. Václav Rada, CSc. Leden 2009.
2014 Výukový materiál GE Tvůrce: Mgr. Šárka Vopěnková Projekt: S anglickým jazykem do dalších předmětů Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.36/
EU peníze středním školám Název vzdělávacího materiálu: Úvod do genetiky – Mendelovská genetika Číslo vzdělávacího materiálu: ICT10 /2 Šablona: III/2 Inovace.
Simulátory umělého života Aplikovatelné v environmentálních informačních systémech.
EU peníze středním školám Název vzdělávacího materiálu: Vazba genů – teoretický základ Číslo vzdělávacího materiálu: ICT10/7 Šablona: III/2 Inovace a zkvalitnění.
Genetika populací Doc. Ing. Karel Mach, Csc.. Genetika populací Populace = každá větší skupina organismů (rostlin, zvířat,…) stejného původu (rozšířená.
Financováno z ESF a státního rozpočtu ČR.
NÁZEV ŠKOLY: ČÍSLO PROJEKTU: NÁZEV MATERIÁLU: TÉMA SADY: ROČNÍK:
Gymnázium, Třeboň, Na Sadech 308
Metody strojového učení
CW-057 LOGISTIKA 29. PŘEDNÁŠKA Optimalizační metody Leden 2017
Gymnázium, Třeboň, Na Sadech 308
Toky v sítích.
Genetika. Pojmy: dědičnost genetika proměnlivost DNA.
Transkript prezentace:

Genetické algoritmy [GA] Jiří Cigler

Obsah: Úvod a historie. Trocha z biologie. Základní pojmy Algoritmus. Možnosti využití a srovnání s podobnými technikami programování umělé inteligence. Příklad řešení „problému obchodního cestujícího“ pomocí GA. Prostor na dotazy.

Historie: 1960: I. Rechenberg – první odborná práce na toto téma „Evolution strategies“ 1975: John Holland – první genetický algoritmus. 1992: John Koza – aplikace genetického algoritmu => genetické programování.

Z biologie: chromozóm chromozóm chromozóm G – geny, sada genů tvoří genotyp

Pojmy: Chromozóm Populace Křížení Mutace Ohodnocovaní ( fitness ) funkce Selekce Pravděpodobnost křížení a mutace

Chromozóm: Základní prvek generace. Možnosti reprezentace: Binárně: Permutací přirozených čísel: 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 6 1 7 4 3 9 2 1 5 9 6 2 3 4

Pojmy: Chromozóm Populace Křížení Mutace Ohodnocovaní ( fitness ) funkce Selekce Pravděpodobnost křížení a mutace

Populace: Množina chromozómů tvoří populace. Každý chromozóm uchovává jedno řešení daného problému. První populace je náhodně vygenerována. Základním parametrem: velikost populace - Udává počet chromozómů v populaci.

Pojmy: Chromozóm Populace Křížení Mutace Ohodnocovaní ( fitness ) funkce Selekce Pravděpodobnost křížení a mutace

Křížení: Ze dvou chromozómů ( otec a matka ) se spojením vytvoří jeden či více nových chromozómů ( potomků ). Nejvhodnější druh spojování je náhodné vybrání místa spojení a vzájemné překřížení jednotlivých částí ( genů ).

Křížení, ukázka: Náhodný bod křížení Chromozóm 1 ( otec ) 1 1 1 1 Chromozóm 2 ( matka ) 1 1 1 Potomci 1 1 1 1 1 1 1 1

Pojmy: Chromozóm Populace Křížení Mutace Ohodnocovaní ( fitness ) funkce Selekce Pravděpodobnost křížení a mutace

Mutace: Používá se, aby řešení neuvázlo v lokálním optimu. Jde o náhodnou genetickou změnu právě vytvořeného potomka. Právě stvoření potomci: 1 1

Pojmy: Chromozóm Populace Křížení Mutace Ohodnocovaní ( fitness ) funkce Selekce Pravděpodobnost křížení a mutace

Ohodnocovaní ( fitness ) funkce: Udává „sílu“ daného chromozómu. => má velký vliv na to, které chromozómy zůstanou ještě v populaci.

Pojmy: Chromozóm Populace Křížení Mutace Ohodnocovaní ( fitness ) funkce Selekce Pravděpodobnost křížení a mutace

Selekce: Darwinova teorie: „nejlepší přežijí a stvoří potomky.“ Různé metody výběru „nejlepšího“: Ruletové kolo ( rulet wheel selection) Roztřídění nejlepších ( rank selection ) Steady-State selection Elitism

Ruleta: Algoritmus: Spočti celkovou sumu všech fitness funkcí = S Generuj náhodné číslo z intervalu < 0, S > = r Procházej populaci a sčítej fitness fci. Když r < aktuální součet zastav a vrať daný chromozóm

Rank selection: Graf fitness funkcí: Graf po roztřídění:

Pojmy: Chromozóm Populace Křížení Mutace Ohodnocovaní ( fitness ) funkce Selekce Pravděpodobnost křížení a mutace

Pravděpodobnost křížení a mutace: 2 nejzákladnější parametry GA. Pravděpodobnost křížení: Udává četnost křížení 0%  nová populace je kopií původní. 100%  každý potomek je stvořen pomocí křížení Pravděpodobnost mutace: Udává četnost mutace nových potomků. 100%  Každý chromozóm je pozměněn 0 %  Ani jeden není pozměněn.

Pojmy: Chromozóm Populace Křížení Mutace Ohodnocovaní ( fitness ) funkce Selekce Pravděpodobnost křížení a mutace

Algoritmus: Náhodně vytvoř populaci o n chromozómech. Ohodnoť každý chromozóm fitnes funkcí f(x). Vytvoř novou populaci: Vyber „rodiče“ z populace. Vytvoř z rodičů potomky. Zmutuj potomky Přidej potomky do populace. Starou populaci nahraď novou. Zjisti zda není dosaženo konce. Je-li tomu tak pak zastav výpočet jinak pokračuj bodem 2

Možnosti využití: Optimalizační úlohy typu Rozvrhy. Automatické navrhování mechanických systémů. Chování robotů. Optimalizace rozmístění komunikací, telekomunikací Teorie her. A spousta dalších...

Použitá literatura: Wikipedia – otevřená encyklopedie: http://en.wikipedia.org http://cs.wikipedia.org Introduction to genetic algorithms: http://cs.felk.cvut.cz/~xobitko/ga/ Genetic algorithm for TSP http://www.heatonresearch.com