4- NGÀY HOÀN THÀNH NHI ỆM VỤ :
4.3.1. Đặc điểm giải thuật di truyề n
Trong thuật giải di truyền, các cá thể mới liên tục được sinh ra trong quá trình tiến hoá nhờ sự lai ghép ở thế hệ cha-mẹ. Một cá thể mới có thể mang những tính trạng của cha-mẹ (di truyền), cũng có thể mang những tính trạng hoàn toàn mới(đột biến). Di truyền và đột biến là hai cơ chế có vai trò quan trọng như nhau trong tiến trình tiến hoá, dù rằng đột biến xảy ra với xác xuất nhỏ hơn rất nhiều so với hiện tượng di truyền. Các thuật toán tiến hoá, tuy có những điểm khác biệt, nhưng đều mô phỏng bốn quá trình cơ bản: Lai ghép, đột biến, sinh sản và chọn lọc tự nhiên.
Như vậy, quá trình tiến hoá càng lâu thì càng có điều kiện cho các cá thể tốt được sinh ra.
Quá trình lai ghép (phép lai)
Phép lai là quá trình hình thành nhiễm sắc thể(NST) mới trên cơ sở các nhiễm sắc thể cha-mẹ, bằng cách ghép một hay nhiều đoạn gen của hai (hay nhiều) nhiễm sắc thể cha-mẹ với nhau. Một phép lai với xác suất Pc có thể mô phỏng như sau:
Chọn ngẫu nhiên hai (hay nhiều) cá thể bất kì trong quần thể. Giả sử các nhiễm sắc thể của cha-mẹ đều có k gen.
Tạo một số ngẫu nhiên trong khoảng từ 1 đến k - 1 (ta gọi là điểm lai hoặc điểm cắt). Điểm cắt chia mỗi chuỗi cha-mẹ gồm k gene thành hai chuỗi con có m1 và m2
phần tử, m1+m2=k. Gọi 2 chuỗi con của cha là m11, m12 và của mẹ là m21m22. Hai chuỗi nhiễm sắc thể con mới sẽ là m11 + m22 và m21 + m12.
Đưa hai cá thể mới này vào quần thể để tham gia các quá trình tiến hoá tiếp theo.
Quá trình đột biến (phép đột biến )
Đột biến là hiện tượng cá thể con mang một (số) tính trạng không có trong mã di truyền của cha-mẹ. Phép đột biến xảy ra với xác suất Pm nhỏ hơn rất nhiều so với xác suất lai PC. Một phép đột biến có thể mô phỏng như sau:
Chọn ngẫu nhiên một cá thể cha-mẹ bất kì trong quần thể. Tạo một số ngẫu nhiên r trong khoảng từ 1 đến k(1≤ ≤r k).
Thay đổi gen thứ r và trả cá thể này về quần thể để tham gia quá trình tiến hoá tiếp theo.
Quá trình sinh sản và chọn lọc (phép tái sinh và phép chọn)
Phép tái sinh là quá trình trong đó các cá thể được sao chép trên cơ sở độ thích nghi của nó. Còn phép chọn là quá trình loại bỏ các cá thể xấu trong quần thể chỉ giữ lại trong quần thể các cá thể tốt. Phép chọn có thể được mô phỏng như sau:
Sắp xếp quần thể theo thứ tự độ tốt giảm dần.
Loại bỏ các cá thể cuối dãy để chỉ giữ lại p cá thể tốt nhất, ở đây ta giả sử quần thể có kích thước cố định p.
Một thuật giải di truyền gồm các thành phần sau:
Một cấu trúc dữ liệu I biểu diễn không gian lời giải của bài toán. Phương pháp khởi tạo quần thể ban đầu P(0).
Hàm định nghĩa độ thích nghi (fitness function) đóng vai trò môi trường. Các phép toán di truyền như đã mô phỏng ở trên.
Và các tham số thuật giải di truyền sử dụng (kích thước quần thể, xác suất lai, đột biến v.v...)
parent 1 : 1 1 0 | 0 0 1
parent 2 : 0 1 0 | 1 1 1 offspring 1 : 1 1 0 1 1 1 offspring 2 : 0 1 0 0 0 1
