Генетичні алгоритми: суть, опис, приклади застосування

Ідея генетичних алгоритмів (ГА) з’явилася досить давно (1950-1975 рр..), але по-справжньому об’єктом вивчення вони стали лише в останні десятиліття. Першовідкривачем у цій області визнано вважати Д. Холланда, який запозичив багато з генетики та адаптував під обчислювальні машини. ГА широко використовуються в системах штучного інтелекту, нейронних мережах і задачах оптимізації.

Еволюційний пошук

Моделі генетичних алгоритмів були створені на базі еволюції в живій природі і методи рандомного пошуку. При цьому випадковий пошук є реалізацією найбільш простий функції еволюції – випадкових мутацій і подальшого відбору.

Еволюційний пошук з математичної точки зору означає не що інше, як перетворення наявного кінцевого безлічі рішень в нове. Функція, що відповідає за цей процес, і є генетичний пошук. Головною відмінністю такого алгоритму від випадкового пошуку є активне використання накопиченої в ході ітерацій (повторень) інформації.

Навіщо потрібні генетичні алгоритми

ГА переслідують наступні цілі:

  • пояснити адаптаційні механізми як в природному середовищі, так і в інтелектуально-дослідної (штучної) системі;
  • моделювання еволюційних функцій та їх застосування для ефективного пошуку рішень різних задач, головним чином оптимізаційних.

На даний момент суттю генетичних алгоритмів та їх модифікованих версій можна назвати пошук ефективних рішень з урахуванням якості результату. Іншими словами, пошук найкращого балансу між продуктивністю і точністю. Відбувається це за рахунок відомої всім парадигми «виживання найбільш пристосованою особини» в невизначених і нечітких умовах.