Wir haben ja jetzt zwei natur- inspirierte, so aus dem tierreich inspirierte Verfahren uns angeschaut,
nämlich Ameisen und Partikelschwärme. Heute wollen wir sozusagen etwas näher an das,
was Leben ist, herangehen. Wir gehen halt sozusagen bis auf die Genebene runter und das,
was wir uns heute anschauen wollen, sind evolutionäre Algorithmen, wo halt Gene ganz stark
beteiligt sind. Und zwar... ja...
Und zwar ist jetzt das, was wir uns anschauen wollen, etwas, was wieder dem Populationskonzept
folgt. Also so wie die Population der Ameisen unterwegs war oder die Population der Partikel
unterwegs war, so wird jetzt auch wieder eine Population unterwegs sein, um halt ein
Optimierungsproblem zu lösen. Was aber jetzt noch dazu kommt, ist eben, dass die Population
sich ändert. Wir hatten das weder bei den Ameisen noch bei den Partikeln, dass irgendwie
Ameisen gestorben sind und neue Ameisen dazukamen oder dass neue Partikel dazukamen und alte
Partikel nicht mehr weitermachten. Hier wird es jetzt eben so sein, dass ja wie in einer
normalen Population, dass halt Mitglieder dieser Population, ja, neue Mitglieder hervorbringen,
nicht? Also Vater und Mutter oder vielleicht auch mehrere und dass es halt auch noch eine
Variation gibt, nicht? Also dass es Mutationen gibt, die dann halt, wenn sie besser sind,
sich auch unter Umständen dann halt durchsetzen, während die nicht so guten Vorgänger dann
halt aus der Population entfernt werden oder aber wenn die Variation zu einer schlechten
Lösung führt, dass die Variation dann gar nicht weiter verfolgt wird. Nicht? Also das
ist jetzt erstmal der grobe Rahmen, den wir uns da anschauen werden. Und naja, wenn man
halt eine Reproduktion durchgeführt hat, mit diesen beiden, also das sind jetzt zwei Aspekte,
die wir dann genau anschauen werden und naja, da muss man halt sagen, wer weitermacht. Das
heißt, es gibt noch das Selektionsprinzip. Wir müssen dann wirklich auswählen, wer dann
bei den möglichen Lösungen weitermacht. Ja, die evolutionären Algorithmen, die unterliegen
ganz allgemein, das ist so ein Stichwort, das bei den evolutionären Algorithmen immer
vorkommt, dem sogenannten Zyklus der evolutionären Algorithmen. Naja, wie viel? Wie viel? Wie
viel fängt man an? Man muss wie immer bei Algorithmen mit einer Initialisierung anfangen.
Das ist jetzt der Punkt außerhalb des Zyklus. Man initialisiert eine Population und die
ist erstmal da, aber das ist einfach nur eine Population. Wir wissen jetzt nicht, wie gut
oder schlecht einzelne Mitglieder dieser Population sind. Das ist eben auch keine triviale Aufgabe.
Die Mitglieder der Population, die müssen nämlich jetzt bewertet werden. Da kommt nicht
immer einfach nur, man guckt drauf und sagt drei, sondern so eine Bewertung kann auch
schon wieder der Ablauf eines komplexen Algorithmus sein. Also auch das Bewerten eines einzelnen
Individuums kann so seine Zeit dauern. Ja, das was dann passiert, ist die sogenannte
Parungselektion. Es wird also jetzt ausgesucht, aus welchen zwei oder drei oder mehr Individuen
ein neues Individuum gemacht wird. Sie haben irgendwie zwei Lösungen. Wir werden als übernächstes
Beispiel dann auch sehen, wir hatten ja schon das Rundreiseproblem uns angeschaut, wie man
aus zwei Rundreisen eine neue Rundreise konstruiert. Und dann guckt man, ist die neue Rundreise,
die ich zusammen gebastelt habe aus den beiden anderen Rundreisen, ist die besser oder schlechter
als das, was ich vorher hatte. Und dann haben wir halt, wir haben zwei Rundreisen und wir
haben erstmal einen ganzen Pool an Rundreisen. Das ist halt hier, nach der Initialisierung
haben wir jetzt einen ganzen Pool an Möglichkeiten. Das was wir dann eben machen, ist wir wählen
zwei oder mehr oder wir werden gleich das konkrete Beispiel haben, dass wir nur einen
auch auswählen. Das was, dann ist die Parungselektion besonders leicht. Ja, was dann halt passiert
ist, wenn man halt mehr, wie bei dem anderen Beispiel, was ich gerade gesagt habe, bei
der Rundreise, dann werden halt mehrere Rundreisen ausgewählt. Und wie ich aus den zwei Rundreisen
ausgewählt habe, wie ich aus den ausgewählten Individuen der Population ein neues Individuum
bekomme, das nennt man Rekombination. Ist halt lustig, auf Englisch ist das halt das Wort
Crossover. Deutlich anders das englische Wort, nicht? Also auf Deutsch sagt man dann halt,
dass eine Rekombination stattfindet, auf Englisch ist das halt ein Crossover. Gibt es also nicht
in Fernsehserien, sondern auch in evolutionären Algorithmen. So, nachdem man also die Parungselektion
Presenters
Zugänglich über
Offener Zugang
Dauer
01:27:46 Min
Aufnahmedatum
2013-06-04
Hochgeladen am
2019-04-28 20:09:04
Sprache
de-DE
Unter Organic Computing (OC) versteht man den Entwurf und den Einsatz von selbst-organisierenden Systemen, die sich den jeweiligen Umgebungsbedürfnissen dynamisch anpassen. Diese Systeme zeichnen sich dadurch aus, dass sie die sog. Self-*-Eigenschaft besitzen, d.h. sie sind selbst-konfigurierend, selbst-optimierend, selbst-heilend, selbst-schützend, selbst-erklärend, ...
Als Vorbild für solche technischen Systeme werden Strukturen und Methoden biologischer und anderer natürlicher Systeme gewählt.
Literatur:
- Ch. Müller-Schloer, Ch. von der Malsburg, R. P. Würt. Organic Computing. Informatik-Spektrum, Band 27, Nummer 4, S. 332-336. (LINK)
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