Эволюционное моделирование

Одна из основных проблем в науке и технике, разработка мат. методов и моделей для эффективного принятия решений в сложных системах. Поэтому разрабатываются новые направления моделирования и синтеза. Эти направления объединяются понятием «искусственный интеллект». Важнейшая задача оптимизации и построение интеллектуальных искусственным систем (ИС) поддержки принятия решений; построение порядка из хаоса и использование иерархической самоорганизации. Одним из развивающихся направлений матмоделирования является эволюционной моделирование – генетические алгоритмы. Новая интеллектуальная ИС самоорганизуется путем эволюции. В основе естественных и искусственных систем лежит принцип взаимодействия противоположностей ИНЬ-ЯН.

ИНЬ – символизирует неопределенность, неоднозначность, случайные движения.

ЯН – завершенность, реализация целей, построение целого.

В процессе эволюции ИИС прошлое не исчезает необходимо научиться находить информацию о прежних состояниях. Эволюция ИИС невозможна без смены одной устойчивой структуры другой, без конкуренции, без конфликтов, которые разрешаются путем борьбы и компромиссов и установлением гармонии. Одним из таких подходов является использование генетических алгоритмов.

Эволюция естественных и искусственных систем.

Историческое развитие ЕС и ИС в результате которого происходит качественное и количественное изменение. Каждое новое состояние имеет более высокий уровень развития и организации. Эволюция приводит к формированию адаптации организмов к условиям существования. Термин эволюция был предложен швейцарским ученым Ш. Бонне в 1782 году. Эволюционный поиск с точки зрения преобразования информации – последовательность преобразования конечного нечеткого множества промежуточных решений в другое. Само преобразование называют генетическим алгоритмом. ГА эффективно использует информацию, накопленную в процессе эволюции.

Ген – независимая комбинирующая и расщепляющаяся при скрещивании единицы наследовательности, самостоятельно наследующаяся наследственный фактор. В. Иогансен.

Хромосома – нитевидная структура или нить, на которую словно бусины нанизаны гены. Каждый вид характеризуется определенным числом хромосом – число четное.

Совокупность всех генов находящихся в хромосомах организма составляют генотип – генетическая конструкция организма. Изменения, произошедшие в структуре генотипа и передаваемые по наследству, образуют генетическую изменчивость. Гены могут иметь числовые и функциональные значения. Кодируются на основе двоичного алфавита.

Хромосомы состоят из генов и каждый конкретный ген занимает определенную позицию на хромосоме. Ее называют лоции или локус. Для многих локусов известно несколько устойчивых состояний генов – аллели.

Ген сложная структура, состоящая из мутирующих элементов, разделяемых при рекомбинации. Это связано с кроссинговером – две гомологических хромосомы (материнская и отцовская) сближаются при созревании половых клеток и обмениваются частями.

Эволюция Дарвина.

Популяция, имеющая более высокое функциональное значение, получает большую возможность для воспроизведения потомства, чем слабые – метод выживания сильнейших.

Модель Ламарка. Считал стремление всех живых организмов к прогрессу. Это он объяснял законом градации – стремление живых организмов усложнять свою структуру.

1 закон – упражнение органов приводит к прогрессивному развитию.

2 закон – результат упражнения и неупражнения закрепляется и передается наследственностью организмов.

Де Фриз – моделирование социальных и географических катастроф, приводящих к резкому изменению видов популяций. Развил идеи сальтационизма. Основной путь происхождения видов – внезапные скачки. Эволюция катастроф.