5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: PGS TS Dƣơng Tuấn Anh
3.3.3 Phép toán chọn lọc
Là một quá trình mà trong đó các NST đƣợc lựa chọn tùy thuộc vào giá trị độ thích nghi. Các NST đƣợc chọn lọc từ quần thể để làm cha mẹ trong quá trình lai tạo hoặc NST đƣợc chọn để giữ lại trong thế hệ tiếp theo. Vấn đề là chọn các NST nhƣ thế nào?
SV: Lâm Hoàng Vũ – MSHV: 00708218 34 Theo lý thuyết tiến hóa của Darwin thì những cá thể tốt hơn sẽ có cơ hội sống và lai tạo nhiều hơn. Có nhiều phƣơng pháp để lựa chọn NST tuân theo qui luật này và một số phƣơng pháp phổ biến sẽ đƣợc trình bày dƣới đây:
Chọn lọc dùng bánh xe Roulette (Roulette Wheel Selection)
Trong phƣơng pháp này, các cá thể cha mẹ đƣợc lựa chọn theo độ thích nghi của chúng. NST có độ thích nghi càng lớn thì cơ hội lựa chọn càng cao. Ta hãy tƣởng tƣợng một bánh xe Roulette đặt tất cả các NST của quần thể vào trong đó, mỗi NST sẽ có vị trí của nó trên bánh xe Roulette tùy vào giá trị của hàm thích nghi của NST đó, kết quả của mỗi lần quay bánh xe sẽ tƣơng ứng với một NST đƣợc chọn.
Hình 3.2: Minh họa bánh xe Roulette
Thủ tục thực hiện bánh xe Roulette qua các bƣớc sau đây:
1. Lấy tổng - Tính tổng S của tất cả các độ thích nghi của các cá thể trong quần thể 2. Lựa chọn - Tạo một số ngẫu nhiên r trong khoảng (0,S)
3. Bƣớc lặp - Duyệt qua từng cá thể trong quần thể theo thứ tự từ cá thể đầu tiên, mỗi lần duyệt đến cá thể nào thì cộng dồn độ thích nghi của cá thể đó vào lại với nhau, đặt là giá trị s. Khi gặp cá thể nào làm cho s > r thì dừng quá trình duyệt tuần tự và trả về cá thể đó.
SV: Lâm Hoàng Vũ – MSHV: 00708218 35
Chọn lọc xếp hạng (Rank Selection)
Phƣơng pháp chọn lọc dùng bánh xe Roullete vấp phải vấn đề khi các giá trị độ thích nghi chênh lệnh nhau quá lớn, chẳng hạn nhƣ nếu độ thích nghi cao nhất chiếm 90% tổng giá trị độ thích nghi thì hầu nhƣ chỉ có NST có độ thích nghi cao nhất này đƣợc chọn để lai tạo và giữ lại ở thế hệ kế tiếp, các NST khác sẽ có rất ít cơ hội đƣợc lựa chọn.
Hình 3.3: Tình huống trƣớc khi xếp hạng
Phƣơng pháp chọn lọc xếp hạng sẽ khác phục vấn đề này bằng cách chọn các NST dựa vào thứ tự xếp hạng của nó, chứ không dựa vào giá trị độ thích nghi. Đầu tiên mỗi NST sẽ đƣợc gán một vị trí trong bảng xếp hạng, sau đó có thể áp dụng bánh xe Roullete để chọn lọc dựa trên bảng xếp hạng.
SV: Lâm Hoàng Vũ – MSHV: 00708218 36
Elitism
Khi tạo ra thế hệ mới các NST bằng cách phép toán lai và đột biến (sẽ trình bày ở những phần kế tiếp), chúng ta sẽ đứng trƣớc một sự thay đổi lớn đó là ta sẽ mất đi NST tốt nhất. Elitism là phƣơng pháp lƣu giữ bản sao của NST tốt nhất qua từng thế hệ giúp giải thuật di truyền ngăn chặn việc làm mất đi lời giải tốt nhất của bài toán.