Chương 3 TIẾN HÓA QUA TỪNG THUẬT TOÁN
3.1. Giai đoạn Jean-Baptiste Lamarck và K-Mean
Trước 50 năm “Nguồn gốc muôn loài” của Darwin ra đời, Lamarck đã đưa ra thuyết tiến hóa của mình, nhưng lý thuyết đó so với thuyết tiến hóa của Darwin hết sức khác biệt. Tuy nhiên sức hấp dẫn của nó là không thể phủ nhận, ngay cả Darwin cũng đã từng sử dụng thuyết tiến hóa của Lamarck để bổ sung và chứng minh một số điểm mà Darwin thấy còn thiếu xót trong học thuyết của mình [18].
Để hiểu được sức hấp dẫn trong thuyết tiến hóa của Lamarck chúng ta diễn giải chi tiết “Hình 2.2. Hình ảnh tiêu biểu cho thuyết tiến hóa của Lamarch”. Hai điểm đáng chú ý là:
- Chiều cao của hươu cao cổ qua hình ảnh tăng dần. - Có những cá thể đã chết.
Hai điểm chính này, Lamarch trả lời như sau:
-Về chiều cao, Lamarch cho rằng: nếu không ngừng tập luyện và vươn cao, cái cổ của hươu cao cổ sẽ dài ra qua mỗi thế hệ.
- Về các cá thể đã chết, Lamarch cho rằng: nếu không theo kịp bầy đàn, cá thể đó sẽ bị loại bỏ.
Thật sự, học thuyết của Lamarch có một sức hấp dẫn thật sự mạnh mẽ đối với tất cả các nhà kho học thời bấy giờ không chỉ trong ngành của ông mà cả những chuyên ngành khác.
Trong tiểu luận này, K-Mean là thuật toán được trình bày đầu tiên và trong lý thuyết về tiến hóa của tiểu luận này Jean-Baptiste Lamarck cũng được nhắc đến đầu tiên. Bên cạnh đó, thuật toán K-Mean và thuyết tiến hóa của Jean-Baptiste Lamarck về trình tự thời gian cũng là những lý thuyết đầu tiên trong tiểu luận này. Cụ thể K- Mean là thuật toán ra đời đầu tiên trong chuỗi giải thuật gom cụm mà tiểu luận này đề cập, thuyết tiến hóa của Jean-Baptiste Lamarck cũng là học thuyết đầu tiên theo trình tự thời gian.
Thuật toán K-Mean đã được trình bày ở phần 2.2.1. Tuy nhiên, để làm rõ điểm tương đồng giữa thuật toán K-Mean và học thuyết của Lamarch, K-Mean sẽ một lần nữa được phân tích dưới góc nhìn của học thuyết Lamarch. Nói cách khác, phải làm rõ được hai tính chất mà học thuyết Lamrach. Giả sử, nếu xem loài hươu cao cổ trong ví dụ của Lamarch như tập dữ liệu đầu vào trong giải thuật K-Mean thì tính Lamarch trong K-Mean được giải thích như sau:
- Trong tập dữ liệu đầu vào, mỗi đối tương sẽ được phân chia vào một cụm phù hợp với giá trị dữ liệu tương ứng. Mỗi giá trị này qua mỗi vòng lặp sẽ tăng sự ổn cho cụm tương ứng đang sở hữu đối tượng, sau một lượng vòng lặp xác định sẽ tạo ra sự ổn định cho mỗi cụm. Đây cũng là điểm quan trọng mà Lamarch đã nêu trong học thuyết của mình, trở lại với ví dụ về hươu cao cổ, mỗi cá thể tích lũy giá trị lao động qua thời gian tạo ra hình dáng ổn định cho loài của mình. Dễ dàng quan sát được tại Châu Phi, quê hương của hươu cao cổ thì loài này dường như đạt được độ cao mong muốn để có thể tìm được thức ăn trên phần lớn cây thân cao ở quê hương của loài này. Sử ổn định qua từng vòng lặp của K-Mean qua từng vòng lặp cũng có thể được xem là sự ổn định về kích thước loài hươu cao cổ qua thời gian của Lamarch trong học thuyết tiến hóa của chính tác giả.
- Ở K-Mean không tồn tại các phần tử ngoại lai (là phần tử không thuộc bất kỳ cụm nào). Điều này tương đồng với ý nghĩa cá thể không phù hợp sẽ bị loại bỏ của Lamarch. Điều rất quan trọng, bởi theo học thuyết tiến hóa, giả sử cá thể bị loại bỏ không loại bỏ thì sẽ tiến hóa theo một nhánh khác, điều này làm cho thuyết tiến hóa của Lamarch không bền vững. K-Mean cũng vậy, vẫn tồn tại những điểm có khoảng cách bằng nhau đến hai hoặt nhiều hơn trung tâm cụm nhưng K- Mean sẽ gán phần tử này vào chỉ một cụm mà thôi.