• 進化計算

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    進化計算

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    計算機科學中,進化計算是一個受生物進化啟發的全局優化算法系列,也是研究這些算法的人工智能和軟計算的子領域。從技術上講,它們是一系列基于群體的試錯問題解決方法,具有元啟發式或隨機優化的特點。在進化計算中,初始的候選解決方案集被生成并反復更新。每個新的一代都是通過隨機地刪除不太需要的解決方案,并引入小的隨機變化而產生的。在生物學術語中,一個解決方案的群體要經過自然選擇(或人工選擇)和變異。其結果是,群體將逐漸演化出更多的適合性,在這種情況下,就是算法所選擇的適合性函數。進化計算技術可以在廣泛的問題環境中產生高度優化的解決方案,使其在計算機科學中很受歡迎。存在許多變體和擴展,適合于更具體的問題系列和數據結構。進化計算有時也被用在進化生物學中,作為研究一般進化過程的共同方面的硅基實驗程序。

    進化計算的歷史

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    模仿進化過程來解決問題的概念起源于計算機出現之前,比如艾倫-圖靈在1948年提出了一種遺傳搜索的方法。圖靈的B型U型機類似于原始的神經網絡神經元之間的連接是通過某種遺傳算法學習的。他的P型u-machines類似于強化學習的方法,其中快樂和痛苦信號引導機器學習某些行為。然而,圖靈的論文直到1968年才發表,而他在1954年去世,所以這項早期工作對后來發展的進化計算領域幾乎沒有影響。進化計算作為一個領域在20世紀50年代和60年xxx始認真地進行。這時有幾個獨立的嘗試在計算中使用進化過程,這些嘗試分別發展了大約15年。為了實現這一目標,在不同地方出現了三個分支:進化策略、進化編程和遺傳算法。第四個分支,遺傳編程,最終在20世紀90年代初出現了。這些方法在選擇方法、允許的突變和遺傳數據的表示方法上有所不同。到20世紀90年代,這些歷史分支之間的區別已經開始模糊,1991年創造了"進化計算"一詞,以表示存在于所有四個范式的領域。在這個系統中,有限狀態機被用來解決一個預測問題:這些機器將被變異(增加或刪除狀態,或改變狀態轉換規則),這些變異的機器中xxx的將在未來幾代中進一步進化。最終的有限狀態機在需要時可用于生成預測。

    進化計算

    進化編程方法被成功應用于預測問題、系統識別和自動控制。它最終被擴展到處理時間序列數據,并對博弈策略的演變進行建模。由于傳統的梯度下降技術產生的結果可能會陷入局部最小值,Rechenberg和Schwefel提出,隨機突變(應用于一些解決方案矢量的所有參數)可以用來擺脫這些最小值。子代解決方案從父代解決方案中產生,兩者中更成功的被保留到未來的世代。這種技術首先被兩人用來成功解決流體力學中的優化問題。最初,這種優化技術是在沒有計算機的情況下進行的,而是依靠骰子來確定隨機突變。以比特串表示的染色體種群通過人工選擇過程進行轉化,選擇比特串中特定的"等位基因"位。在其他變異方法中,染色體之間的相互作用被用來模擬不同生物體之間的DNA重組。

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    1. 進化計算
    2. 進化計算的歷史

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