Cơ chế của một thuật giải di truyền thì đơn giản đến độ đáng ngạc nhiên, chẳng cĩ gì phức tạp hơn ngồi việc sao chép các chuỗi và hốn vị các chuỗi từng phần.
Một thuật giải di truyền đơn giản gồm 3 tốn tử:
• Sinh sản (Reproduction)
• Đột biến (Mutation)
2.1.1.1 Sinh sản
Đây là quá trình trong đĩ từng nhiễm sắc thể được sao chép theo giá trị fRiR của hàm mục tiêu của chúng, đây là độ đo lợi ích (profit), tiện ích (utility), hoặc phẩm chất (goodness) mà chúng ta muốn cực đại. Một cách tương tự, độ thích nghi cao hơn sẽ cĩ xác suất tham dự vào thế hệ tiếp theo cao hơn. Tốn tử này là phiên bản nhân tạo của chọn lọc tự nhiên, sự tồn tại của những phần tốt đẹp (survival of the fitness) theo thuyết Darwin. Với một quần thể cĩ kích thước N, xác suất của chuỗi thứ i với độ thích nghi fRiRđược chọn vào nhĩm để ghép cặp PRselect iR là:
i selecti i f P f = ∑
Số bản sao của chuỗi thứ i, numRiR là:
* i i selecti avg f num N P f = = Ở đây: i avg f f N = ∑
Đơi khi trong quá trình di truyền cĩ vài cá thể khác thường cĩ độ thích nghi rất cao. Điều này hồn tồn khơng mong muốn, bởi vì những cá thể khác thường sẽ chiếm tỷ lệ đáng kể trong một quần thể hữu hạn và sẽ hội tụ sớm. Trong trường hợp đĩ lấy tỷ lệ độ thích nghi tuyến tính là cần thiết.
2.1.1.2 Lai ghép
Lai ghép chọn các gen từ nhiễm sắc thể bố mẹ và trao đổi tất cả các đặc điểm tại điểm giao nhau để tạo cá thể con mới.
Lai ghép một điểm
Chọn một điểm giao nhau ngẫu nhiên. Lấy bản sao phần đầu trên điểm giao từ nhiễm sắc thể bố mẹ thứ nhất lai ghép với bản sao phần sau trên điểm giao từ nhiễm sắc thể bố mẹ thứ hai.
Cá thể cha (parent 1): 11011 | 00100110110 Cá thể mẹ (parent 2): 10010 | 11000011110 Cá thể con thứ 1 (offspring 1): 11011 | 11000011110 Cá thể con thứ 2 (offspring 2): 10010 | 00100110110
Lai ghép hai điểm
Chọn hai điểm giao nhau ngẫu nhiên và mọi thứ trước và sau bản sao của hai điểm này từ bố mẹ thứ nhất và mọi thứ giữa hai điểm được sao chép từ bố mẹ thứ hai. Cá thể cha: 1101 | 10010 | 0110110 Cá thể mẹ: 1001 | 01100 | 0011110 Cá thể con thứ 1: 1101 | 01100 | 0110110 Cá thể con thứ 2: 1001 | 10010 | 0011110 Lai ghép đồng nhất (Syswerda, [6])
Với lai ghép đồng nhất, các bit 1 được phân bổ một cách đồng nhất thơng qua mặt nạ nhiễm sắc thể (chromosome mask). Tại bit 1 được chỉ định bởi mặt nạ, cá thể con thứ nhất sao chép từ cá thể mẹ, cá thể con thứ hai sao chép từ cá thể cha. Ngược lại, cá thể con thứ nhất sao chép từ cá thể cha và cá thể con thứ hai được sao chép từ cá thể mẹ. Cá thể cha: 1101100100110110 Cá thể mẹ: 1001011000011110 Mặt nạ (mask): 0100111001011001 Cá thể con thứ 1: 1001011100111110 Cá thể con thứ 2: 1101100000010110 2.1.1.3 Đột biến
Sau khi lai ghép được thực hiện, đột biến sẽ diễn ra. Quá trình để ngăn bài tốn được giải quyết khơng rơi vào tối ưu cục bộ. Đột biến thay đổi một cách ngẫu nhiên cá thể con mới. Với mã hĩa nhị phân, chúng ta cĩ thể chuyển đổi vài bit được chọn ngẫu nhiên từ 1 thành 0 hoặc từ 0 thành 1.
Cá thể con thứ 2 ban đầu: 1101100100110110 Cá thể con thứ 1 sau đột biến: 1100111000011110 Cá thể con thứ 2 sau đột biến: 1101101100110110