Chương 3 : Thuật toán di truyền song song
3.3 Các mô hình song song
3.3.3 Song song dạng đa quần thể con có di trú
Dạng thuật toán này còn đề ậ c p với các tên khác nhau như di truy n ề đa quần thểcon
tĩnh, di truyền nhóm đa cá thể, di truyền kết thô (coarse-grained) và đôi khi còn gọi
đơn giản là thu t toán di truy n song song. ậ ề
Phương pháp song song này đòi hỏi chia qu n th thành các qu n th con hay các ầ ể ầ ể
nhóm. Các quần thể con được tách bi t v i nhauệ ớ gọi là cô lập v mề ặt địa lý (geographic isolation) và một cá th chể ỉ thuộc một quần thể con nhấ ịt đ nh. Tác vụ di trú được th c hiự ện theo th i gian, mờ ột số cá th ểđược di chuy n ho c sao chép tể ặ ừ nhóm này đến nhóm khác. Nếu các cá th có thể ể di trú đến bất kỳ nhóm khác nào
thì mô hình này được gọi là mô hình đảo (island model). N u các cá th ch di trú ế ể ỉ đến các nhóm lân c n c a chúng, mô hình này gậ ủ ọi là mô hình từng bước (stepping stone mode).
S ựdi trú của các cá thể ừ nhóm này sang nhóm khác đượ t c điều khiển bởi các tham s ố như:
• Topo định nghĩa các kết nối giữa các quần thể con. Các topo được sử ụ d ng ph biổ ến bao gồm: khố ậi l p phương, lưới hai chi u hoề ặc ba chi u, d ng vòng, ề ạ
...
• Tốc độdi trú: iđ ều khiển bao nhiêu cá thểdi trú.
• Lược đồ di trú: điều khi n các cá thể ể nào a nhóm ngucủ ồn (tốt nhất, xấu nhất, ngẫu nhiên) di trú tới nhóm khác và các cá thểnào được thay thế (x u ấ
nhất, ng u nhiên, ...) ẫ
• Tần xuất di trú.
Thuật toán kết thô(Coarse grained algorithm): đề ậ c p đ n mô hình có tương đế ối ít s ốquần thể con nhưng mỗi quần thểcó nhiều cá thể. Hai đặc trưng của mô hình này là thời gian xử lý một thế ệ h trong mỗi qu n thầ ểcon tương đối l n và truyớ ền thông xảy ra khi trao đổi các cá thể giữa các quần thể con. Đôi khi, thuật toán di truyền song song kết thôcòn được g i là di truyọ ền phân tán bởi thư ng đườ ợc hi n th c trên ệ ự
các máy tính MIMD bộ nh ớphân tán.
Thuật toán kết mịn (fine grained algorithm): trái lại với thuật toán kết thô, thuật
toán đòi hỏi t rấ nhiều b x lý b i vì quộ ử ở ần thể được chia thành rất nhi u qu n thề ầ ể
con (nhóm). Truyền thông giữa các nhóm được hi n th c ho c sệ ự ặ ử ụ d ng tác v di trú ụ
hoặc sử ụ d ng cơ chế chồng lấp các nhóm. Gần đây, thuật ngữ di truy kền ết mịn
được định nghĩa lại và được s dử ụng để ch di truy n song song kh i l n (s trình ỉ ề ố ớ ẽ
Hình 3.8 Lược đồ thuật toán di truyền song song kết mịn. Lớp thuật toán này có một quần thể được phân tán từng phần và được hiện thực rất hiệu quả
trên các máy tính song song lớn.
Mô hình đa nhóm thể hiện một vấn đề là tính kh m ả ở (scalability). Trong trường hợp số máy tương đối ít, mô hình kết thô được sử ụ d ng rất hiệu quả. Tuy nhiên, nếu s ốmáy mở ộ r ng đ n hàng trăm máy, r t khó đế ấ ể m rở ộng (scale up) kích thước và số
nhóm để ậ t n d ng hiụ ệu quả ạ ầ h t ng ph n cầ ứng. Mặc dù hạn chế trên, mô hình đa
nhóm rất phổ biến bởi từquan điểm hiện thực, nó là sự ở ộ m r ng đơn giản của thuật toán di truyền tuần tự.