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Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 5. Vorlesung Evolutionsstrategie II Genetische Algorithmen versus Evolutionsstrategie Imitation der Ursache und Imitation.

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1 Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 5. Vorlesung Evolutionsstrategie II Genetische Algorithmen versus Evolutionsstrategie Imitation der Ursache und Imitation der Wirkung

2 Genetische Algorithmen Imitation der Ursache statt Imitation der Wirkung

3 Bausteine Aminosäuren Bausteine Nukleotidbasen

4 Der Genetische DNA-Code

5 Realisierung der genetischen Information

6 Funktion der Form in Technik und Biologie Auftriebsprofil Molekülkescher

7 Quaternäre Kodierung Gelenkwinkel

8 Von der quaternären Kodierung in der Biologie mit den vier Symbolen T, C, A, G T T T Phenylalanin T T C Phenylalanin T T A Leucin G G G Glycin zur binären Kodierung der genetische Algorithmen mit den Symbolen 0, Grad-Winkel Grad-Winkel Grad-Winkel Grad-Winkel

9 + Crossing over der Chromosomen Vorbild für den genetischen Algorithmus

10 GA-Operation

11 ,58 1,97 0,22 1, Rek Σ Σ 4Σ 4 Σ 4Σ 4 Genetischer Algorithmus Σ Q Q Normieren Runden 1 selten: Mutation ! 324 Σ 1822

12 Was nutzt es, wenn wir die informationsverarbeitenden Regeln des genetischen Systems gewissenhaft in die Technik transferieren, wenn in beiden Welten verschieden gezählt wird.

13 Ars addendi X I V X I I V II X I

14 Mehrdeutige Abbildung Ursache - Wirkung

15 Die Zahl 2004 Im monoton steigenden Dezimal-Stellenwert-Code 2004 = 2· · · ·10 0 Im monoton steigenden Binär-Stellenwert-Code = 1· · · · · · · · · · ·2 0 In einem alternierenden Binär-Stellenwert-Code = 1· · · · · · · · · · ·2 5

16 Zerstörung einer starken Kausalität GA

17 Code-Welten = Knitterwelten Stab 1 ist eintausendzweiundzwanzig Millimeter lang Stab 2 ist eintausenddreiundzwanzig Millimeter lang Stab 3 ist eintausendvierundzwanzig Millimeter lang Stab 1 = 1022 mm Stab 2 = 1023 mm Stab 3 = 1024 mm Stab 1 = mm Stab 2 = mm Stab 3 = mm 1 2 3

18 Binär-Code Gray-Code Knitterärmerer Code

19 Zum Schema-Theorem des GA Das in a zusammen liegende Muster reichert sich in der Population eher an als das gleich Muster in b. a b

20 in Arbeit fertig irrelevant in Arbeit B I N Ä R E Z E I C H E N K E T T E Hoher Stellenwert Mittlerer Stellenwert Niedriger Stellenwert Interpretation der Einstellarbeit an der Zeichenkette als Schrittweitenregelung für den GA Doch Zerstörung der Grob-Fein-Einstellarbeit an den Code -Knitterstellen ! * * )

21 Global-logarithmische Mutationsschrittweitenanpassung Evolutionsfenster Ein analoger Mechanismus in der ES wäre: Abwechseldes Arbeiten mit 5 logarithmisch abgestuften Schrittweiten.

22 If Then Else > > = = = = y y * * * * * * * * y y y y y y y y y y x x x x x x x x + + GP GA Die genetische Programmierung (GP) versucht, neue funktionsfähige Progammstrukturen durch Kreuzen von Programmteilen zu erzeugen und die besseren Programme dann zu selektieren

23 Beispiel für die Lösung eines Farb-Einstellproblems durch Kreuzung (Crossing over) und Selektion

24 Mannigfaltigkeit der Farb-Kombinationen 6 Positionen (Variablen) mit je 5 Schaltstufen (Farben: schwarz, blau, rot, grün, gold) ergeben 5 6 =15625 mögliche Kombinationen Gesucht ist die Kombination SCHWARZ- ROT-GOLD durch Anwendung der Operationen Crossing- over und Selektion

25 Vermehrung, Kreuzung, Selektion 1. Grobe Anpassung Dominanz des Merkmals

26 Vermehrung, Kreuzung, Selektion 2. Verfeinerte Anpassung Dominanz des Merkmals

27 Vermehrung, Kreuzung, Selektion 2. Der letzte Schliff Dominanz des Merkmals

28 Genetische Algorithmen imitieren die Ursache Evolutionsstrategien imitieren die Wirkung im biologischen Vererbungsgeschehen

29 Ende


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