3.2 Giải thuật di truyền GA
3.2.2 Các bước thực hiện giải thuật GA
3.2.2.1 Khởi tạo quần thể (Initial)
Quy mô dân số (population) thường chứa hàng trăm hoặc hàng nghìn các giải pháp (solution). Thông thường, dân số ban đầu được tạo ngẫu nhiên, khơng gian tìm kiếm đủ lớn để cho phép tồn bộ phạm vi các giải pháp có thể có. Đơi khi, các giải pháp có thể được "gieo mầm" ở những nơi có khả năng tìm thấy các giải pháp tối ưu dựa vào kinh nghiệm của những người đã từng xử lý bài toán này.
3.2.2.2 Chọn cặp cha mẹ (Selection)
Trong mỗi thế hệ kế tiếp, một phần của quần thể hiện có được chọn để lai tạo ra thế hệ mới. Các cặp cha mẹ được chọn trong quần thể dựa trên Fitness Function để tiến hành lai giống (crossover).
Fitness Function được xác định dựa trên biểu hiện di truyền và đo lường chất lượng của kết quả được gán nhãn. Chức năng thể dục ln phụ thuộc vào bài tốn cụ thể. Trong một số bài tốn, rất khó hoặc thậm chí khơng thể xác định được Fitness Function.
3.2.2.3 Lai giống (Crossover)
Đối với mỗi giải pháp mới được tạo ra, một cặp giải pháp "bố mẹ" được chọn để lai tạo từ nhóm đã chọn trước đó. Một giải pháp "con" được tạo ra bằng cách sử dụng các phương pháp lai giống và đột biến và giải pháp mới này được tạo ra thường có nhiều đặc điểm của "bố mẹ" của nó. Cách tạo ra gien con cái bằng nhiêu cách như chuyển gien của bố mẹ thành dãy bit và dãy bit của con cái được tạo ra bằng cách lấy một nửa dãy bit của bố và một nữa dãy bit của mẹ; lấy một nửa gien của bố, lấy một nửa gien của mẹ;...
Những quá trình này cuối cùng dẫn đến kết quả là quần thể thế hệ tiếp theo có nhiễm sắc thể khác với thế hệ ban đầu. Chất lượng quần thể sẽ tăng lên theo quy trình này đối với quần thể, vì chỉ những sinh vật tốt nhất từ thế hệ đầu tiên mới được chọn để nhân giống, cùng với một tỷ lệ nhỏ các giải pháp kém phù hợp hơn. Những giải pháp kém phù hợp này đảm bảo sự đa dạng di truyền trong vốn gen của bố mẹ và do đó đảm bảo sự đa dạng di truyền của thế hệ con cái tiếp theo.
3.2.2.4 Đột biến (Mutation)
Sau khi đã có được các cá thể con cái từ các cặp bố mẹ, có xác xuất để các cá thể này đột biến. Cách đột biến: thay đổi giá trị của một phần gien này.
Tuy nhiên, cần điều chỉnh các thông số như xác suất đột biến, xác suất lai giống chéo và kích thước quần thể để tìm các lời giải hợp lý cho bài toán đang được giải quyết. Một tỷ lệ đột biến rất nhỏ có thể dẫn đến hiện tượng trơi dạt di truyền (genetic drift). Tỷ lệ tái tổ hợp quá cao có thể dẫn đến sự hội tụ sớm của thuật tốn di truyền. Tỷ lệ đột biến q cao có thể dẫn đến mất các giải pháp tốt. Quy mô dân số phù hợp đảm bảo đủ đa dạng di truyền cho vấn đề đang đặt ra, nhưng có thể dẫn đến lãng phí tài ngun tính tốn nếu được đặt thành giá trị lớn hơn yêu cầu.
3.2.2.5 Loại bỏ (Termination)
Các cá thể không phù hợp sẽ bị loại bỏ khỏi quần thể dựa trên các tiêu chí sau:
• Số lượng cá thể mỗi thế hệ là một con số cố định.
• Kiểm tra thủ cơng. • Kết hợp các tiêu chí trên.