Tối ưu hóa bằng phép lai di truyền
MỤC LỤC
PHÉP LAI
Cỏc cặp cha mẹ ủược chọn lai một vị trí, lai nhiều vị trí cá thể tạo ra do lai ghép vẫn kiểm soát tần số lai tạo mà ở. Khi tạo ra một quần thể mới b t ủi những nhiễm sắc thể tốt nhất dự ớt hay nhi u tiên chúng ta sẽ sao chép lại những cá thể tốt nhấ. Nếu tốc ủộ lai nhanh thỡ s u quỏ nhanh cú thể những cỏ thể trội hơn bị ủào th.
Cỏch tiến hành lai ủều ủược tiế giả M có chiều dài bằng chiều dài chuỗi b u nhiên. Một vài phếp toỏn số học ủược thực hiện ủể tạo ra con mới , thường là phộp AND. Với xỏc suất ủột biến trong quần thể là pm thỡ số lượng nhiễm sắc thể bị ủột biến sẽ là pm*pop-size.
Mỗi bớt trong nhiễm sắc thể cú cơ hội ủột biến như nhau và ủược thay ủổi từ 0 thành 1 hay ngược lại. Nếu r< pm, ti xảy ra với xác suất rất nhỏ, thường nằm trong biến nhằm loại trừ sự nhầm lẫn do các tối c vào việc mã hóa cũng như phép lai. Toỏn tử này ủược xõy dựng cho cỏc bài toỏn tối ưu mà lời giải tối ưu nằm trờn hoặc gần biờn của khụng gian tỡm kiếm khả thi.
Do ủú, nếu tập ràng buộc C rỗng và biờn thật lớn thỡ lời giải cú ủược thật khú khăn. Toỏn tử này ủúng vai trũ quan tọng trong những giai ủoạn ủầu của quỏ trỡnh tiến húa khi cỏc lời giải ủược phộp di chuyển tự do trong khụng gian tỡm kiếm. Tỡnh trạng như thế thường xảy ra trong những bài toỏn tối ưu cú ràng buộc mà người sử dụng ủặc tả ủiểm khởi ủầu của tiến trỡnh.
Hơn nữa, ủiểm khởi ủầu duy nhất này có một thuận lợi to lớn: nó cho phép phát triển một tiến trình lặp mà lần lặp kộ tiếp bắt ủầu tại ủiểm tốt nhất của lần lặp trước. Chớnh kỹ thuật này ủó ủược dùng trong việc phát triển một hệ thống xử lý các ràng buộc phi tuyến trong những khụng gian khụng nhất là lồi sau này. Và do ủú, trong những giai ủoạn sau của quỏ trỡnh tiến húa,toỏn tử này cho phộp thoỏt khỏi tối ưu cục bộ ủể tỡm một ủiểm tốt hơn.
PHẦN MỀM ÁP DỤNG
GAS–Genetic Algorithm in C++ (by Jelasityand Dombi) GAlib–C++ Genetic Algorithm Library(by Matthew Wall) Genetic Algorithm in Matlab(by Michael B. GADS–Genetic Algorithm and Direct Search Toolbox in Matlab(from MathWorks) GEATbx–Genetic and Evolutionary Algorithm Toolbox for Matlab (by. GAOT–Genetic Algorithms Optimization Toolboxin Matlab(by Jeffrey Joines) Một số phần mềm trờn chỳng ta phải lập trỡnh ủể giải bài toỏn.
Ngày nay có nhiều phần mềm cung cấp giao diện ủồ họa (GUI) rất dễ sử dụng, thiết lập cỏc thụng số và chạy phần mềm là xong. Tuy nhiên phần mềm mạnh nhất và có thể nói là hoàn thiện nhất hiện nay là Gatool nằm trong phần mềm Matlab của tập đồn Mathworks. Matlab cĩ thể nĩi là phần mềm vạn năng dùng cho các ngành kỹ thuật và kinh tế.
Ta cú thể dựng dũng lệnh (command line) hoặc giao diện ủồ họa ủể tớnh toỏn, rất dễ sử dụng. Chỳng ta chỉ cần nhập hàm, thiết lập cỏc thụng số theo yờu cầu của vấn ủề và cho nú chạy. “The Genetic Algorithm and Direct Search Toolbox requires MATLAB and the Optimization Toolbox and is available immediately for Windows, UNIX/Linux, and Macintosh systems.
ỨNG DỤNG
LIN-thuộc các trường ựại học công nghệ ở đài Loan nghiên cứu khả năng sống sót (viabilities) của. Calcium gluconate, sodium gluconate và N-acetylglucosamine ủược thờm vào sữa gầy ủể duy trỡ khả năng sống sót của Lactobacilus acidophilus và Bifidobacterium longum. Hoạt tớnh β-galactosidase ủược ủo bằng cỏch xỏc ủịnh tốc ủộ thủy phõn o- nitrophenol-β- galatopyranoside (Yu và cộng sự-1987).
Sự thủy phân chất này tạo ra o-nỉtophenol-một hợp chất sinh màu cao cú thể ủược xỏc ủịnh bằng phương phỏp quang phổ. Phương phỏp hồi quy ủược thực hiện dựa trờn kết quả thực nghiệm ủể xõy dựng mụ hỡnh toỏn học phự hợp. Cỏc ủỏp ứng- ở ủõy là cỏc hàm tuyến tớnh, bỡnh phương và bậc ba- ủược kiểm tra ủể ủỏnh giỏ sự phự hợp sử dụng phõn tớch phương sai ANOVA.
Phõn tớch ANOVA ủược thực hiện bằng Design-Expertđ software (Stat- Ease, Inc., Minneapolis, Minn., U.S.A., 2000). Trong trường hợp này cú nhiều hướng tiếp cận ủể giải bài toỏn tối ưu ủa mục tiờu. Việc ỏp dụng thuật túan di truyền ủể giải cỏc bài toàn kỹ thuật mang lại hiệu quả cao, cho kết quả tin cậy hơn, trỏnh ủược vấn ủề cục bộ.
Nú cú thể giải ủược cỏc bài toỏn phi tuyến, khụng cú ủạo hàm, hàm số khụng liờn tục…. Optimization of the Viability of Probiotics in a New Fermented Milk Drink by the Genetic Algorithms for Response Surface Modeling.
