Chương 2 Giải thuật di truyền và các ứng dụng
2.3. Các bước áp dụng giải thuật di truyền
2.3.4. Quá trình lai ghép
Đây là quá trình nhiễm sắc thể mới được hình thành dựa trên nhiễm sắc thể cha-mẹ bằng cách lai ghép một hay nhiều đoạn nhiễm sắc thể cha mẹ với nhau.Lai ghép có xét tới các đặc tính trội và lặn trong tự nhiên. Các đặc tính này được quy định trước trong khi biểu diễn cấu trúc nhiễm sắc thể. Bằng việc xem xét tới các đặc tính trội-lặn, quá trình sản sinh ra các "quần thể chất lượng tốt" sẽ nhanh hơn và do đó thời gian tính toán cũng được rút ngắn. Phép lai ghép xảy ra với xác suất là p1 có thể được mô phỏng như sau:
- Chọn hai (hay nhiều) cá thể bất kỳ trong quần thể. Quần thể ở đây bao gồm các nhiễm sắc thể (cha-mẹ) có độ dài bằng nhau.
- Chọn điểm lai là một điểm có vị trí bất kỳ (như nhau) trên nhiễm sắc thể cha- mẹ và thực hiện hoán đổi các đoạn gen của nhiễm sắc thể cha-mẹ tại điểm lai này.
- Đưa hai cá thể này vào quần thể để thực hiện vào các quá trình tiến hóa tiếp theo
Nhiễm sắc thể cha-mẹ:
0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0
Điểm lai ghép
1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1
Hai nhiễm sắc thể con được sinh ra sau quá trình lai ghép:
0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0
Hình 2.6Lai ghép giữa hai cá thể
Chromosome 1 11011 | 00100110110 Chromosome 2 11011 | 11000011110 Offspring 1 11011 | 11000011110 Offspring 2 11011 | 00100110110
Trong quá trình tồn tại và phát triển, thuật toán di truyền đã được bổ sung rất nhiều các phương pháp lai ghép để nhằm thích ứng với nhiều kiểu bài toán và cũng là để tăng hiệu quả của thuật toán. Có thể kể một số phép lai cải tiến như sau:
- Lai ghép từng phần: Việc giữ lại những đoạn mã đã "tối ưu" trong nhiễm sắc thể cũng là một cách để quá trình lai ghép trở nên hiệu quả hơn.
- Lai ghép có trật tự - Lai ghép dựa trên vị trí - Lai ghép chu trình
- Lai ghép thứ tự tuyến tính
- Lai ghép đa điểm: Với phương pháp này, chúng ta có thể cho 2 cá thể lai ghép ở 2 hay nhiều điểm lai ghép. Phương thức này làm cho thuật toán trở nên linh hoạt hơn, nhờ đó các thế hệ cá thể con cũng sẽ có chất lượng tốt hơn.