Intelligens Rendszerek Elmélete. Párhuzamos keresés genetikus algoritmusokkal

Hasonló dokumentumok
Intelligens Rendszerek Elmélete. Párhuzamos keresés genetikus algoritmusokkal. A genetikus algoritmus működése. Az élet információ tárolói

Algoritmusok Tervezése. 9. Előadás Genetikus Algoritmusok Dr. Bécsi Tamás

Számítógépes döntéstámogatás. Genetikus algoritmusok

Dr. habil. Maróti György

Genetikus algoritmusok

A genetikus algoritmus, mint a részletes modell többszempontú és többérdekű "optimálásának" általános és robosztus módszere

értékel függvény: rátermettségi függvény (tness function)

Intelligens Rendszerek Elmélete. Versengéses és önszervező tanulás neurális hálózatokban

Az Informatika Elméleti Alapjai

Megkülönböztetett kiszolgáló routerek az

Mesterséges Intelligencia MI

Genetikus algoritmusok az L- rendszereken alapuló. Werner Ágnes

GROVER-algoritmus. Sinkovicz Péter. ELTE, MSc II dec.15.

Természetes szelekció és adaptáció

Az evolúció folyamatos változások olyan sorozata, melynek során bizonyos populációk öröklődő jellegei nemzedékről nemzedékre változnak.

Universität M Mis is k k olol cic, F Eg a y kultä etem t, für Wi Gazda rts ságcha tudfts o w máis n s yen i scha Kar, ften,

Evolúciós algoritmusok

Szelekció. Szelekció. A szelekció típusai. Az allélgyakoriságok változása 3/4/2013

Simon Károly Babes Bolyai Tudományegyetem

Informatikai Rendszerek Alapjai

Mesterséges Intelligencia MI

biometria II. foglalkozás előadó: Prof. Dr. Rajkó Róbert Matematikai-statisztikai adatfeldolgozás

Képrekonstrukció 9. előadás

A Hardy-Weinberg egyensúly. 2. gyakorlat

Bevezetés az informatikába

Informatikai Rendszerek Tervezése

értékel függvény: rátermettségi függvény (tness function)

Populációgenetikai. alapok

HÁLÓZATSZERŰEN MŰKÖDŐ LOGISZTIKÁVAL INTEGRÁLT TERMELÉSÜTEMEZÉS MEGOLDÁSA GENETIKUS ALGORITMUS ALKALMAZÁSÁVAL. OLÁH Béla

Anyai eredet kromoszómák. Zigóta

Osztott jáva programok automatikus tesztelése. Matkó Imre BBTE, Kolozsvár Informatika szak, IV. Év 2007 január

Gépi tanulás. Neurális hálók, genetikus algoritmus. Közlekedési informatika MSc. Földes Dávid St. 405.

Hátterükben egyetlen gén áll, melynek általában számottevő a viselkedésre gyakorolt hatása, öröklési mintázata jellegzetes.

Az Informatika Elméleti Alapjai

Tartalomjegyzék. Tartalomjegyzék... 3 Előszó... 9

TARTALOMJEGYZÉK. TARTALOMJEGYZÉK...vii ELŐSZÓ... xiii BEVEZETÉS A lágy számításról A könyv célkitűzése és felépítése...

Hidraulikus hálózatok robusztusságának növelése

Termelés- és szolgáltatásmenedzsment

Gazdasági matematika II. vizsgadolgozat megoldása, június 10

Kockázatalapú változó paraméterű szabályozó kártya kidolgozása a mérési bizonytalanság figyelembevételével

BIOLÓGIA HÁZIVERSENY 1. FORDULÓ BIOKÉMIA, GENETIKA BIOKÉMIA, GENETIKA

Evolúció. Dr. Szemethy László egyetemi docens Szent István Egyetem VadVilág Megőrzési Intézet

Zenegenerálás, majdnem természetes zene. Bernád Kinga és Roth Róbert

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

Intelligens Rendszerek Gyakorlata. Neurális hálózatok I.

Képrekonstrukció 6. előadás

Statisztika - bevezetés Méréselmélet PE MIK MI_BSc VI_BSc 1

[Biomatematika 2] Orvosi biometria

Többgénes jellegek. 1. Klasszikus (poligénes) mennyiségi jellegek. 2.Szinte minden jelleg több gén irányítása alatt áll

Mesterséges neurális hálózatok II. - A felügyelt tanítás paraméterei, gyorsító megoldásai - Versengéses tanulás

Johann Gregor Mendel Az olmüci (Olomouc) és bécsi egyetem diákja Brünni ágostonrendi apát (nem szovjet tudós) Tudatos és nagyon alapos kutat

A Hardy Weinberg-modell gyakorlati alkalmazása

Ütemezési problémák. Kis Tamás 1. ELTE Problémamegoldó Szeminárium, ősz 1 MTA SZTAKI. valamint ELTE, Operációkutatási Tanszék

3. Általános egészségügyi ismeretek az egyes témákhoz kapcsolódóan

Az Informatika Elméleti Alapjai

ÁLLATTENYÉSZTÉSI GENETIKA

Mire jó a modellalkotás? Jelenségek megmagyarázásának eszköze.

Intelligens Rendszerek Elmélete

Újrahasznosítási logisztika. 7. Gyűjtőrendszerek számítógépes tervezése

Az Informatika Elméleti Alapjai

FÜGGVÉNYEK TULAJDONSÁGAI, JELLEMZÉSI SZEMPONTJAI

Heurisztikák algoritmusok ütemezési problémákra. 1. Állapottér és a megoldások kezelése

Evolúció. Dr. Szemethy László egyetemi docens Szent István Egyetem VadVilág Megőrzési Intézet

Tudománytörténeti visszatekintés

[f(x) = x] (d) B f(x) = x 2 ; g(x) =?; g(f(x)) = x 1 + x 4 [

A genetikai lelet értelmezése monogénes betegségekben

Evolúciós alapfogalmak, általános algoritmusok

Gépi tanulás a gyakorlatban. Lineáris regresszió

Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar Informatikai Intézet Alkalmazott Informatikai Intézeti Tanszék

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉP SZINT Függvények

Statisztikai következtetések Nemlineáris regresszió Feladatok Vége

E-tananyag Matematika 9. évfolyam Függvények

Transzgénikus technológiák az orvostudományban A kövér egerektől a reumás betegségek gyógyításáig

HÁROM KÖR A HÁROMSZÖGBEN

Matematika 8. osztály

Kromoszómák, Gének centromer

A kromoszómák kialakulása előtt a DNS állomány megkettőződik. A két azonos információ tartalmú DNS egymás mellé rendeződik és egy kromoszómát alkot.

Új típusú döntési fa építés és annak alkalmazása többtényezős döntés területén

Biológiai feladatbank 12. évfolyam

Mesterséges Intelligencia I. (I602, IB602)

KUTATÁSMÓDSZERTAN 4. ELŐADÁS. A minta és mintavétel

Csoportmódszer Függvények I. (rövidített változat) Kiss Károly

függvény grafikonja milyen transzformációkkal származtatható az f0 : R R, f0(

Statisztika I. 8. előadás. Előadó: Dr. Ertsey Imre

Ensemble előrejelzések: elméleti és gyakorlati háttér HÁGEL Edit Országos Meteorológiai Szolgálat Numerikus Modellező és Éghajlat-dinamikai Osztály 34

A sz.ot.ag. III. Magyar Számítógépes Nyelvészeti Konferencia december 8. Bíró Tamás, ELTE, Budapest / RUG, Groningen, NL 1/ 16

2012. október 2 és 4. Dr. Vincze Szilvia

Mesterséges Intelligencia alapjai

Kétszemélyes játékok

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉP SZINT Függvények

Robotika. Kinematika. Magyar Attila

Genetikus algoritmusok megvalósítása MATLAB segítségével

A genetikai sodródás

A vérképző rendszerben ionizáló sugárzás által okozott mutációk kialakulásának numerikus modellezése

Paleobiológiai módszerek és modellek 11. hét

f(x) vagy f(x) a (x x 0 )-t használjuk. lim melyekre Mivel itt ɛ > 0 tetszőlegesen kicsi, így a a = 0, a = a, ami ellentmondás, bizonyítva

STATISZTIKA ELŐADÁS ÁTTEKINTÉSE. Matematikai statisztika. Mi a modell? Binomiális eloszlás sűrűségfüggvény. Binomiális eloszlás

Felvételi tematika INFORMATIKA

Függvények 1. oldal Készítette: Ernyei Kitti. Függvények

Universität M Mis is k k olol ci c, F Eg a y kultä etem t, für Wi Gazda rts ságcha tudft o sw máis n s yen i scha Kar, ften,

Átírás:

Intelligens Rendszerek Elmélete Dr. Kutor László Párhuzamos keresés genetikus algoritmusokkal http://mobil.nik.bmf.hu/tantargyak/ire.html login: ire jelszó: IRE0 IRE / A természet általános kereső algoritmusa: a genetikus algoritmus IRE /

Az élet információ tárolói IRE / Orvosi Nobel díj 009. (okt. ) Elisabeth Blackburn Carol Greider, Jack W. Szostak (ausztráliai-amerikai) (amerikai) (angol-amerikai) A telomerek és a telomeráz enzim felfedezéséért IRE /

Természetes és mesterséges genetikus terminológia Természetes Mesterséges Kromoszóma Karakterfüzér (sztring) (a sejtek örökletes tulajdonságokat hordozó anyaga) Gén Jellemző, karakter (az öröklődő tulajdonságokkat hordozó kromoszóma egy része, (nukleinsav molekula)) Allél A karakter (jellemző) értéke Lókusz Karakter pozíció Genotípus Karakterfüzér szerkezet (az örökletes tulajdonságok összessége) Fenotípus Paraméter készlet (az élőlény alaktani és élettani sajátosságainak összessége. Az örökletes és a környezet együttes hatására létrejött megjelenési alak) IRE / A genetikus algoritmus (GA) alkalmazási vázlata. Az optimalizálandó rendszer leírása (mesterséges kromoszómába) A rendszerre jellemző változók. Kezdeti generáció egymást követő generációk. GA GA GA GA GA sorozatos alkalmazása IRE /

A genetikus algoritmus alkalmazásának feltételei. Egyértelmű rendszerleírás egy rendszerváltozókat tartalmazó karakterfüzérbe az un. mesterséges kromoszómába.. Reprezentatív populáció, ami azonos formában különböző jellemzőkkel bíró egyedek (rendszerek) leírását tartalmazza.. Alkalmas mérési módszer, mellyel a vizsgált rendszerek jóságát meg lehet határozni. IRE / A genetikus algoritmusok operátorai Alap operátorok: Szelekció Kereszteződés Mutáció Alacsony szintű operátorok: Dominancia Inverzió Törlődés Halkítás (erősítés) Andrew Z. Fire Craig C. Mello Orvosi Nobel díj 00. 0.. Mario Capecchi Oliver Smithies Martin Evans 00. 0. 0 Kikapcsolás knock out Populációra vonatkozó operátorok: Migráció Házassági korlátozás Jóság transzformáló függvények IRE /

Kiválasztási mechanizmusok A relatív jósággal (fitness) arányos un. rulettkerék algoritmus Csak a legjobbakat kiválasztó algoritmus elicista S = n F i i= Paraméterek: populáció méret, Reprodukciós arány (állandó, csökkenő, bővülő,..) IRE /9 A genetikus algoritmus alkalmazásának menete. A mesterséges kromoszóma (leíró adatfüzér) szerkezetének kidolgozása (változók és jellemzői). Kezdeti populáció létrehozása. A populációt alkotó egyedek értékelése, az abszolút- majd a relatív jóság meghatározása. A genetikus operátorok alkalmazásával új populáció létrehozása (pl.:szelekció, keresztezés, mutáció, stb ). A.-ik és a.-ik lépés ismétlése, amíg a megállási feltétel nem teljesül. IRE /0

A relatív jósággal (fitness) arányos un. rulettkerék algoritmus. Az egyedek jóságának meghatározása: Fi=f(Ii). A populáció összes tagja jóságának meghatározása: n. Az egyedek relatív jóságának kiszámítása: S = F i i= (Teljes Relatív Fitness TRF=):. és 00 közötti szám hozzárendelése a populáció minden tagjához a relatív jóságuknak megfelelően. (n = a jelenlegi populáció mérete). Egy m véletlen szám generálása és 00 között (m: az új populáció mérete). m egyed (génstruktúrájának) másolása az új generációba, IRE / Kereszteződés Paraméterek: kereszteződési pontok száma kereszteződési pontok helye kiinduló sztringek: új sztringek: IRE /

Mutáció Paraméterek: mutációs helyek száma mutációs változás tartománya kiinduló sztring: új sztring: M M M M IRE / A genetikus algoritmus előnyei a hagyományos kereső algoritmusokhoz képest A keresési tér több pontját vizsgálja egyszerre (párhuzamosság) Csak jellemzőket tartalmazó sztringgel dolgozik, a változók értelmezésétől függetlenül, ezért általános keresési algoritmus A véletlenszerű változók használata miatt a lokális minimumokra kevésbé érzékeny. Mivel a keresési szabályok nem determinisztikusak, hanem valószínűségi szabályokat alkalmaznak, így az NP teljes jellegű problémákra is megközelítést adhat. IRE /

A genetikus algoritmusok korlátai Túlságosan nagy jóságú egyedek eluralhatják a populációt Ha csak minimális különbségek vannak az egyedek között akkor nincs javulás Részleges megoldások: Különböző jóság transzformáló eljárások a keresés előrehaladtával (pl. nagy különbségek kiegyenlítése a keresés elején, kis különbségek felnagyítása a keresés vége felé) f g (x i ) = α g + β g f(x i ) IRE / Példa a GA alkalmazására f(x) = x + x +.x +x +.x e Σ x i x i értelmezési tartománya -0-től +0-ig Kezdeti populáció száma: 0 Megállási feltétel: f(x) >=., vagy 0 generáció Eredmények: x, x, x, x, x elért generációk száma Példa megoldás: x = 0.000000=0, x = 0.00000000=0, x = 0.000000=0, x = -.0.0000009=-, x =0.000000=0, g= 9 IRE / i=

Kérdések Milyen tényezők befolyásolják a genetikus algoritmusok sikeres alkalmazását? Milyen problémák megoldásában segíthet a genetikus algoritmusok alkalmazása?. Lehet-e gyors eredményt elérni genetikus algoritmusokkal? IRE /