Mutasyon (genetik algoritma) - Mutation (genetic algorithm)

Mutasyon , genetik algoritma kromozom popülasyonunun bir neslinden diğerine genetik çeşitliliği korumak için kullanılan bir genetik operatördür . Biyolojik mutasyona benzer . Mutasyon, bir kromozomdaki bir veya daha fazla gen değerini başlangıç ​​durumundan değiştirir. Mutasyonda, çözüm önceki çözümden tamamen değişebilir. Dolayısıyla GA, mutasyon kullanarak daha iyi bir çözüme ulaşabilir. Mutasyon, kullanıcı tarafından tanımlanabilen bir mutasyon olasılığına göre evrim sırasında meydana gelir. Bu olasılık düşük ayarlanmalıdır. Çok yükseğe ayarlanırsa, arama ilkel rastgele aramaya dönüşecektir.

Bir mutasyon operatörünün klasik örnek keyfi bir olasılık içeren biraz a genetik sekansın orijinal durumuna gelen dönebilir. Mutasyon operatörünü uygulamanın yaygın bir yöntemi, bir dizideki her bit için rastgele bir değişken üretmeyi içerir . Bu rastgele değişken, belirli bir bitin çevrilip çevrilmeyeceğini söyler. Biyolojik nokta mutasyonuna dayanan bu mutasyon prosedürüne tek nokta mutasyonu denir. Diğer türler, inversiyon ve kayan nokta mutasyonudur. Gen kodlaması, permütasyon problemlerinde olduğu gibi kısıtlayıcı olduğunda, mutasyonlar değiş tokuşlar, ters çevirmeler ve karıştırmalardır.

GA'larda mutasyonun amacı, örneklenen popülasyona çeşitlilik getirmektir. Mutasyon operatörleri, kromozom popülasyonunun birbirine çok benzer hale gelmesini önleyerek yerel minimumlardan kaçınma girişiminde kullanılır , böylece küresel optimuma yakınsamayı yavaşlatır veya hatta durdurur. Bu akıl yürütme aynı zamanda çoğu GA sisteminin , gelecek nesli oluştururken yalnızca popülasyonun en uygununu almaktan kaçınmasına , bunun yerine daha uygun olanlara ağırlık veren rastgele (veya yarı rastgele) bir küme seçmesine yol açar .

Farklı genom türleri için farklı mutasyon türleri uygundur:

• Bit dizisi mutasyonu

Bit dizilerinin mutasyonu, rastgele konumlarda bit çevirmeleri yoluyla gerçekleşir.

Örnek:

1	0	1	0	0	1	0
				↓
1	0	1	0	1	1	0

Bir bitin mutasyon olasılığı , ikili vektörün uzunluğu nerede . Böylece mutasyon ve mutasyon için seçilen birey başına bir mutasyon oranına ulaşılır.${\displaystyle {\frac {1}{l}}}$${\görüntüleme stili l}$${\görüntüleme stili 1}$

• Flip Bit

Bu mutasyon operatörü seçilen genomu alır ve bitleri ters çevirir (yani genom biti 1 ise, 0'a değiştirilir ve bunun tersi de geçerlidir).

• Sınır

Bu mutasyon operatörü, genomu alt veya üst sınırla rastgele değiştirir. Bu, tamsayı ve kayan genler için kullanılabilir.

• Üniforma olmayan

Bir sonraki nesilde mutasyon miktarının 0'a gitme olasılığı, tek tip olmayan mutasyon operatörü kullanılarak artırılır. Nüfusun evrimin ilk aşamalarında durgunlaşmasını önler. Çözümü evrimin sonraki aşamalarında ayarlar. Bu mutasyon operatörü yalnızca tamsayı ve kayan genler için kullanılabilir.

• üniforma

Bu operatör, seçilen genin değerini, o gen için kullanıcı tarafından belirlenen üst ve alt sınırlar arasından seçilen tek tip rastgele bir değerle değiştirir. Bu mutasyon operatörü yalnızca tamsayı ve kayan genler için kullanılabilir.

• Gauss

Bu operatör, seçilen gene bir birim Gauss dağıtılmış rastgele değer ekler. Eğer o gen için kullanıcı tarafından belirlenen alt veya üst sınırların dışına çıkarsa, yeni gen değeri kırpılır. Bu mutasyon operatörü yalnızca tamsayı ve kayan genler için kullanılabilir.

• Çekmek

Bu operatör, giriş ana vektörünü karakterize eden her karar değişkeninin orijinal değerine eşit ortalama ile bir Gauss dağılımından alınan rastgele bir sayı ekler.

Ayrıca bakınız

• Genetik algoritmalar

Referanslar

bibliyografya

• John Holland, Doğal ve Yapay Sistemlerde Adaptasyon , Michigan Üniversitesi Yayınları , Ann Arbor, Michigan. 1975. ISBN  0-262-58111-6 .