Với định nghĩa ngữ nghĩa của một cây con được xác định là độ đóng góp của cây con đó đối với toàn bộ cây (cá thể) như đã được đề xuất ở chương 2 và với một số đặc điểm của khái niệm ngữ nghĩa này, khi tiến hành thiết kế toán tử lai ghép, vấn đề đặt ra là làm sao lựa chọn được các cây con có ngữ nghĩa phù hợp để tiến hành lai ghép với mong muốn các cá thể mới thu được sau khi lai ghép sẽ tốt hơn cả thể ban đầu.
Toán tử lai ghép thông thường trước khi tiến hành sẽ thực hiện việc lựa chọn cặp hai cây con ngẫu nhiên từ hai cá thể cha mẹ, trên cơ sở hai cây con này sẽ tiến hành hoán đổi vị trí để tạo thành hai cá thể mới.
59 Với việc tính toán được ngữ nghĩa của mỗi cây con, giá trị ngữ nghĩa sẽ cung cấp thêm thông tin về cây con đó, điều này sẽ giúp ích trong việc lựa chọn các cặp cây con phù hợp để tiến hành lai ghép.
Với hệ TAG3P và định nghĩa ngữ nghĩa được đề xuất, giả sử trường hợp sẽ tiến hành chọn ngẫu nhiên N cặp cây con để trên cơ sở đó lựa chọn một cặp tiến hành lai ghép. Trong số các cặp cây con được lựa chọn ra sẽ một số trường hợp xảy ra như sau:
1. Cặp cây con đều có giá trị ngữ nghĩa là âm.
Trường hợp này cả hai cây con đó có ảnh hưởng tốt với cá thể cha, mẹ tương ứng. Xét về mặt lý thuyết, nếu một cây con có ảnh hưởng tốt với cá thể thì ta nên giữ lại cây con đó trong cá thể. Nếu tiến hành lựa chọn lai ghép ở vị trí cây con này, đồng nghĩa với việc sẽ loại bỏ cây con đó ra khỏi cá thể.
Khi tiến hành chọn ngẫu nhiên N cặp cây con để tiến hành lai ghép, trong số các cặp mà 2 cây con đều có giá trị ngữ nghĩa là âm, một số lựa chọn như sau có thể được thực hiện:
- Chọn cặp bất kỳ mà 2 cây con đều có giá trị ngữ nghĩa là âm để thực hiện lai ghép. Trường hợp lựa chọn này được ký hiệu là TAG3P_GG_RD.
- Chọn cặp mà 2 cây con đều có giá trị ngữ nghĩa là âm nhưng có tổng giá trị ngữ nghĩa là nhỏ nhất.Do ngữ nghĩa của các cây con có giá trị âm nên tổng giá trị ngữ nghĩa là nhỏ nhất có nghĩa là ở trường hợp này chúng ta chọn cặp cây con có tổng ảnh hưởng nhiều nhất để tiến hành lai ghép. Trường hợp lựa chọn này được ký hiệu là TAG3P_GG_MAX.
- Chọn cặp mà 2 cây con đều có giá trị ngữ nghĩa là âm nhưng có tổng giá trị ngữ nghĩa là lớn nhất.Do ngữ nghĩa của các cây con có giá trị âm nên tổng giá trị ngữ nghĩa là lớn nhất có nghĩa là ở trường hợp này chúng ta chọn cặp cây con có tổng ảnh hưởng ít nhất để tiến hành lai ghép. Trường hợp lựa chọn này được ký hiệu là TAG3P_GG_MIN.
60
2. Cặp cây con đều có giá trị ngữ nghĩa là dương.
Trường hợp này cả hai cây con đó có ảnh hưởng xấu với cá thể cha, mẹ tương ứng. Xét về mặt lý thuyết, nếu một cây con có ảnh hưởng xấu với cá thể thì nếu tiến hành lựa chọn lai ghép ở vị trí cây con này, đồng nghĩa với việc sẽ loại bỏ cây con đó ra khỏi cá thể và thay bằng cây con khác. Việc loại bỏ cây con có ảnh hưởng xấu này ra khỏi cá thể trước tiên sẽ giúp cải thiện độ tốt của cá thể. Tuy nhiên, kết quả cuối cùng sẽ phụ thuộc vào cây con mới được thay thế và có thể cây con mới này có ảnh hưởng xấu hoặc ảnh hưởng tốt (tạo ra cá thể mới xấu hoặc tốt hơn cá thể ban đầu). Điều này đảm báo tính ngẫu nhiên của quá trình tiến hóa tự nhiên.
Khi tiến hành chọn ngẫu nhiên N cặp cây con để tiến hành lai ghép, trong số các cặp mà 2 cây con đều có giá trị ngữ nghĩa là dương, một số lựa chọn như sau có thể được thực hiện:
- Chọn cặp bất kỳ mà 2 cây con đều có giá trị ngữ nghĩa là dương để thực hiện lai ghép. Trường hợp lựa chọn này được ký hiệu là TAG3P_BB_RD.
- Chọn cặp mà 2 cây con đều có giá trị ngữ nghĩa là dương nhưng có tổng giá trị ngữ nghĩa là nhỏ nhất. Trong trường hợp này chúng ta chọn cặp cây con có tổng ảnh hưởng ít nhất để tiến hành lai ghép. Trường hợp lựa chọn này được ký hiệu là TAG3P_GG_MIN.
- Chọn cặp mà 2 cây con đều có giá trị ngữ nghĩa là dương nhưng có tổng giá trị ngữ nghĩa là lớn nhất. Trong nghĩa là ở trường hợp này chúng ta chọn cặp cây con có tổng ảnh hưởng lớn nhất để tiến hành lai ghép. Trường hợp lựa chọn này được ký hiệu là TAG3P_GG_MAX.
3. Trong hai cây con, một cây con có giá trị ngữ nghĩa là âm, một cây con có giá trị ngữ nghĩa là dương.
Trường hợp này sẽ tiến hành lai ghép ở vị trí một cây con có ảnh hưởng tốt với một cây con có ảnh hưởng xấu. Lựa chọn này được ký hiệu là TAG3P_BG_RD.
61 Dựa trên các trường hợp phân tích ở trên, các thuật toán thực hiện toán tử lai ghép dựa trên ngữ nghĩa trong hệ TAG3P được đề xuất như sau:
Thuật toán lai ghép dựa trên ngữ nghĩa định lượng:
Bước 1: Chọn ngẫu nhiên N cặp cây con được lấy ngẫu nhiên từ hai cây cha, mẹ.
Bước 2: Tính toán ngữ nghĩa của từng cây con trong mỗi cặp. Lưu trữ các giá trị ngữ nghĩa này để tiến hành lựa chọn cặp cây con phù hợp để tiến hành lai ghép.
Bước 3:
Trong N cặp cây con lựa chọn ngẫu nhiên, dựa trên giá trị ngữ nghĩa, thực hiện lai ghép theo một trong bảy trường hợp như đã đề xuất ở trên (mỗi trường hợp lựa chọn sẽ tương ứng với một thuật toán độc lập để đánh giá kết quả):
1. TAG3P_GG_RD. 2. TAG3P_GG_MAX. 3. TAG3P_GG_MIN. 4. TAG3P_BB_RD. 5. TAG3P_BB_MAX. 6. TAG3P_BB_MIN. 7. TAG3P_BG_RD.
Bước 4: Trong trường hợp lai ghép được thực hiện thành công thì cá thể mới nhận được sẽ được đưa vào thế hệ tiếp theo.
Với thuật toán ở trên, luận án sẽ tiến hành thí nghiệm chi tiết ở phần tiếp theo để qua đó xác định trong 7 lựa chọn cặp cây con dựa trên ngữ nghĩa, lựa chọn nào cho kết quả tốt nhất để từ đó đề xuất phương án lựa chọn lai ghép áp dụng.