Nội dung cơ bản của TTDT [3]

TTDT mụ phỏng bốn quỏ trỡnh cơ bản, đú là : lai ghộp, đột biến, sinh sản và chọn lọc tự nhiờn, cụ thể :

- Quỏ trỡnh lai ghép (phép lai)

Phép lai là quỏ trỡnh hỡnh thành nhiễm sắc thể mới trờn cơ sở cỏc nhiễm sắc thĨ cha-mĐ, bằng cách ghép một hay nhiều đoạn gen cđa hai (hay nhiỊu) nhiƠm sắc thĨ cha-mĐ với nhaụ Phép lai xảy ra với xỏc suất p_c, có thĨ mơ phỏng như sau:

+ Chọn ngẫu nhiờn hai (hay nhiều) cỏ thể bất kỳ trong quần thể. Giả sử cỏc nhiễm sắc thể của cha-mẹ đều cú m gen.

+ Tạo một số ngẫu nhiờn trong khoảng từ 1 đến m-1 (ta gọi là điểm lai).

Điểm lai chia cỏc chuỗi cha-mẹ dài m thành hai nhúm chuỗi con dài m₁ và m₂. Hai chuỗi nhiễm sắc thể con mới sẽ là m₁₁+m₂₂ và m₂₁+m₁₂.

+ Đưa hai cỏ thể mới này vào quần thể để tham gia cỏc quỏ trỡnh tiến hoỏ tiếp the

- Quỏ trỡnh đột biến (phép đột biến)

Đột biến là hiện tưỵng cá thĨ con mang một (hoặc một số) tớnh trạng khơng có trong mã di trun của cha-mẹ. Phộp đột biến xảy ra với xỏc suất p_m, nhỏ hơn rất nhiều so với xỏc suất lai p_c. Phép đột biến có thĨ mơ phỏng như sau:

+ Chọn ngẫu nhiờn một cỏ thể bất kỳ cha-mẹ trong quần thể. + Tạo một số nhẫu nhiên k trong khoảng từ 1 đến m, 1 ≤ k ≤ m.

+ Thay đỉi gen thứ k và trả cỏ thể này về quần thể để tham gia quỏ trỡnh

tiến hoá tiếp theọ

- Quỏ trỡnh sinh sản và chọn lọc (phộp tỏi sinh và phép chọn)

Phép tỏi sinh là quỏ trỡnh trong đú cỏc cỏ thể được sao chộp trờn cơ sở độ thớch nghi của nú. Độ thớch nghi là một hàm gỏn một giỏ trị thực cho cỏc cỏ thể trong quần thể. Quỏ trỡnh này cú thể được mụ phỏng như sau:

+ Tính độ thích nghi cđa từng cỏ thể trong quần thể hiện hành, lập bảng cộng dồn cỏc giỏ trị thích nghi cđa cá thĨ thứ i là F_i, tỉng dồn thứ i là F_ti, tỉng độ thớch nghi của toàn quần thể là F_m.

+ Tạo một số ngẫu nhiờn F trong đoạn từ 0 đến F_m.

+ Chọn cá thĨ thứ k đầu tiờn thoả F ≥ Ftk đưa vào quần thể của thế hệ mớ Phộp chọn là quỏ trỡnh loại bỏ cỏc cỏ thể xấu trong quần thể để chỉ giữ lại trong quần thể cỏc cỏ thể tốt. Phộp chọn cú thể được mụ phỏng như sau:

+ Loại bỏ cỏc cỏ thể cuối dÃy để chỉ giữ lại n cá thĨ tốt nhất. ở đõy, ta giả

sử qn thĨ có kích thước cố định n.

Một thuật giải di truyền, giải một bài toỏn được cho phải cú năm thành phần sau:

- Một cấu trúc dữ liƯu I biểu diễn khụng gian lời giải của bài toỏn . - Phương phỏp khởi tạo quần thể ban đầu P(0)

- Hàm định nghĩa độ thớch nghi eval(.) đúng vai trũ mơi trường - Các phép tốn di trun như đà mụ phỏng trờn

- Và cỏc tham số thuật giải di trun sư dơng (kích thước quần thể, xỏc suất lai, đột biến, )

Một cấu trúc tht giải di truyền tổng quỏt cú thể được trỡnh bày theo sơ đồ dưới đõy: Tht giải di trun Bắt đầu t = 0; Khởi tạo P(t); Tớnh độ thớch nghi cho cỏc cá thĨ thc P(t); Khi (điỊu kiƯn dừng chưa thoả mãn) lỈp

t = t + 1;

Tái sinh P’(t) từ P(t);

Lai Q(t) từ P(t-1); Đột biến R(t) từ P(t-1);

Hết lỈp

Kết thúc