Τι είναι η γενετική βελτιστοποίηση;

Η γενετική βελτιστοποίηση είναι η χρήση αλγορίθμων προγραμματισμού για να βρείτε την καλύτερη λύση σε ένα πρόβλημα.Αυτό έχει την προέλευσή του στο έργο των μαθηματικών που ξεκινούν ήδη από τη δεκαετία του 1950 που πήραν μοντέλα που είδαν στη βιολογία και τα εφάρμοσαν σε μη γραμμικά προβλήματα που ήταν δύσκολο να επιλυθούν με συμβατικά μέσα.Η ιδέα είναι να μιμηθεί τη βιολογία, η οποία εξελίσσεται κατά τη διάρκεια των γενεών για να δημιουργηθεί ο πιο δυνατός δυνατός πληθυσμός.Κατά τον προγραμματισμό, είναι δυνατόν να προσομοιωθεί αυτή η διαδικασία για να καταλήξουμε σε μια δημιουργική λύση σε ένα πρόβλημα.

Τα μη γραμμικά προβλήματα μπορεί να είναι πρόκληση για τους μαθηματικούς.Ένα παράδειγμα μπορεί να φανεί σε συναλλαγές κινητών αξιών, όπου μπορεί να υπάρχουν ορισμένες πιθανές αποφάσεις που ξεπερνούν γρήγορα για να δημιουργήσουν ένα δέντρο επιλογών.Ο ανεξάρτητα υπολογισμός των πιθανοτήτων που σχετίζονται με κάθε επιλογή θα ήταν πολύ χρονοβόρα.Ο μαθηματικός μπορεί επίσης να χάσει μια βέλτιστη λύση, παραλείποντας να συνδυάσει πιθανές επιλογές για να διερευνήσει νέες μεταβολές.Η γενετική βελτιστοποίηση επιτρέπει στους ερευνητές να εκτελούν υπολογισμούς αυτής της φύσης με πιο αποτελεσματικό τρόπο.

Ο ερευνητής ξεκινά με ένα θέμα ενδιαφέροντος, γνωστός ως «πληθυσμός», ο οποίος μπορεί να χωριστεί σε άτομα, μερικές φορές γνωστά ως πλάσματα, οργανισμοί ή χρωμοσώματα.Αυτοί οι όροι, δανεισμένοι από τη βιολογία, αντικατοπτρίζουν την προέλευση αυτής της προσέγγισης στον προγραμματισμό.Ένας υπολογιστής μπορεί να αρχίσει να εκτελεί μια προσομοίωση με τον πληθυσμό, επιλέγοντας μεμονωμένους οργανισμούς μέσα σε μια γενιά και επιτρέποντάς τους να αναμειγνύουν να δημιουργήσουν μια νέα γενιά.Αυτή η διαδικασία μπορεί να επαναληφθεί μέσω αρκετών γενεών για να συνδυάσει και να ανασυνδυαστεί πιθανές λύσεις, ιδανικά φτάνοντας στην πιο κατάλληλη επιλογή για τις δεδομένες συνθήκες.

Αυτό μπορεί να είναι εξαιρετικά βαρύ.Οι υπολογισμοί που χρησιμοποιούνται στη γενετική βελτιστοποίηση απαιτούν σημαντική υπολογιστική ισχύ για να συγκρίνουν γρήγορα και να επιλέξουν έναν αριθμό επιλογών και συνδυασμών ταυτόχρονα.Η έγκαιρη έρευνα για τη γενετική βελτιστοποίηση μερικές φορές περιοριζόταν από τη διαθέσιμη ισχύ επεξεργασίας, καθώς οι ερευνητές θα μπορούσαν να δουν τις πιθανές εφαρμογές, αλλά δεν μπορούσαν να εκτελέσουν σύνθετα προγράμματα.Καθώς αυξάνεται η ισχύς του υπολογιστή, η χρησιμότητα αυτής της μεθόδου κάνει επίσης, αν και οι μεγάλοι και πολύπλοκες υπολογισμοί ενδέχεται να απαιτούν ακόμη έναν εξειδικευμένο υπολογιστή.

Οι ερευνητές στον τομέα των μαθηματικών μπορούν να λειτουργήσουν με γενετική βελτιστοποίηση σε διάφορες ρυθμίσεις.Η συνεχιζόμενη ανάπτυξη νέων τύπων και προσεγγίσεων απεικονίζει τις εξελίξεις στα μαθηματικά, καθώς οι άνθρωποι μαθαίνουν για νέους τρόπους για να εξετάσουν σύνθετα προβλήματα.Κάποια απλή γενετική βελτιστοποίηση μπορεί να παρατηρηθεί στην εργασία σε ρυθμίσεις όπως το λογισμικό για τους εμπόρους κινητών αξιών και τον προγραμματισμό για παιχνίδια και εικονική πραγματικότητα, όπου οι προγραμματιστές θέλουν οι χρήστες να έχουν μια πιο φυσική εμπειρία.