基因演算法 2014-02-21

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Published on February 16, 2014

Author: CQD

Source: slideshare.net

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基因演算法簡介

基因演算法簡介

⼤大綱 • 簡介基因演算法 • 優缺點 • Live Demo

先來上⼀一點⽣生物學 (。⼝口。)/

何謂基因 • ⼀一組特定的DNA序列 • 序列的樣式會決定⽣生物 的⾏行為 • 不同的⽣生物個體會有不 同的基因組合

基因演化 多組基因(⽣生物多樣性) 天擇(適者⼦子孫滿堂) 繁殖(將基因遺傳給後代) 交配(交換彼此的基因訊息) 突變(出現親代沒有的基因訊息)

然後我們模仿這個過程 (。v。)/

定義基因 • ⼀一組特定的數字/字⺟母/⻤⿁鬼 A C 9 8 6 9 7 D 3 4 8 M 3 T Y B J X P 9 C B G M D X P 東⻄西的序列 • 序列的樣式會決定程式 的⾏行為 • 不同的解個體會有不同 的基因組合

定義基因 • 遊戲AI的各種參數
 (武器偏好,選擇不同⾏行為的機率...) A C 9 8 6 9 7 D 3 4 8 M 3 T Y B J X P 9 C B G M D X P • ⼯工廠⽣生產排序
 (第⼀一班做產品A,第⼆二班做產品B...) • 考試卷選擇題的答案 • 填字遊戲每個格⼦子要填 的字⺟母

基因演化 多組基因(⽣生物多樣性) 天擇(適者⼦子孫滿堂) 繁殖(將基因遺傳給後代) 交配(交換彼此的基因訊息) 突變(出現親代沒有的基因訊息)

基因演化 多組基因 天擇 先隨機產⽣生多組基因組合 繁殖 1 C 9 8 6 9 7 D 2 8 M 3 T Y B J 3 9 C B G M D X 4 M 3 H Y 9 6 V 5 8 J R Y C Y 6 6 X X V Y 2 D Y 7 2 0 4 1 7 3 1 3 X P Y 6 Q 7

基因演化 多組基因 把基因餵給天擇函數計算分數 以此為天擇的結果 天擇 繁殖 10 23 6 45 -7 8 12 1 C 9 8 6 9 7 D 2 8 M 3 T Y B J 3 9 C B G M D X 4 M 3 H Y 9 6 V 5 8 J R Y C Y 6 6 X X V Y 2 D Y 7 2 0 4 1 7 3 1 3 X P Y 6 Q 7

基因演化 多組基因 天擇 繁殖 把基因餵給天擇函數計算分數 以此為天擇的結果 天擇函數可以是: - AI 的殺敵次數 - ⼯工廠⽣生產成本 - 考卷分數

基因演化 多組基因 天擇 繁殖 依照天擇分數決定哪些
 基因組可以當⽗父⺟母⽣生⼩小孩 ! 原則上: - 分數⾼高的被選到的機率⾼高 - 照排名/分數排除弱基因 - 其中有相當的隨機成分

基因演化 多組基因 天擇 繁殖 選出⽗父⺟母後進⾏行交配
 隨機交換基因產⽣生⼦子代 8 M 3 T Y B J X P 8 J 3 4 7 D 3 4 9 3 6 9 B C 9 8 6 9

基因演化 多組基因 天擇 依照⼀一定機率隨機突變基因 繁殖 8 M 3 T Y B J X P 8 J 3 4 7 D 3 4 9 3 6 V B C 9 8 6 9

基因演化 多組基因 天擇 繁殖 繁殖出夠多的⼦子代 然後開始第⼆二輪的天擇迴圈 1 C 9 8 6 9 7 D 2 8 M 3 T Y B J 3 9 C B G M D X 4 8 9 3 6 V B J 5 8 J R Y C Y 6 6 X X V Y 2 D Y 7 2 0 4 1 7 3 1 3 X P 3 6 Q 7 3 K 4 4 C G 3

基因演化 多組基因 當迴圈終⽌止,到達演化終點 最⾼高分者即為求得的解 天擇 繁殖 演化終點 10 23 6 145 -7 8 12 1 C 9 8 6 9 7 D 2 8 M 3 T Y B J 3 9 C B G M D X 4 8 9 3 6 V B J 5 8 J R Y C Y 6 6 X X V Y 2 D Y 7 2 0 4 1 7 3 1 3 X P 3 6 Q 7 3 K 4 4 C G 3 勝

基因演化 多組基因 天擇 繁殖 演化終點 演化迴圈的終⽌止條件: ! 天擇分數夠⾼高 基因已經收斂不再變化 超過時間 記憶體不夠⽤用 - 其他... -

優缺點 • 能快速找到「良好」的解 • 不⾒見得能取得「最佳解」 • 能定義基因就能試著解 • 不是每個問題都適⽤用 • 實作通常不困難 • 天擇函數影響效率 • 論⽂文產⽣生器 • 需要調教參數

LIVE DEMO (。v。)/
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