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Veröffentlicht von:Ulbrecht Landfried Geändert vor über 11 Jahren
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PowerPoint-Folien zur 1. Vorlesung „Evolutionsstrategie I“
Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 1. Vorlesung „Evolutionsstrategie I“ Von der „Insel der Krebse“ zum ES-Kalkül Geschichte, Gegenwart und Zukunft der Evolutionsstrategie
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Biologische Evolution
in Kurzform
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Schleimklumpen in der Ursuppe der Erde
1 Schleimklumpen in der Ursuppe der Erde
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Im Urozean entwickeln sich die Fische
2 Im Urozean entwickeln sich die Fische
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Vorsichtig erobert das Leben das Land
3 Vorsichtig erobert das Leben das Land
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Unsere Vorfahren erklettern die Bäume
4 Unsere Vorfahren erklettern die Bäume
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Die Krönung der Evolution denkt über seine Entstehung nach
5 Die Krönung der Evolution denkt über seine Entstehung nach
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Die Zweifel in Darwin Die Annahme, dass das Auge mit all seinen unnachahmlichen Einrichtungen, die Linse den verschiedenen Entfernungen anzupassen, wechselnde Lichtmengen zuzulassen und sphärische wie chromatische Abweichungen zu verbessern, durch die natürliche Zuchtwahl entstanden sei, erscheint, wie ich offen bekenne, in höchstem Grade absurd. Aus Charles Darwin: „Die Entstehung der Arten“
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Evolution einer Augenlinse
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Verformbarer Glaskörper als Evolutionsobjekt
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Auf dem Weg zu einer evolutionsstrategischen Algebra
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, m , l ( 1 + 1 2 ) - gliedrige Wettkampfsituation - ES +
Auf dem Weg zu einer evolutionsstrategischen Algebra , ( m , 1 + + l 1 2 ) - gliedrige Wettkampfsituation - ES
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, , m r l m l / / ( ) - ES ( ) - ES 2 Beispiel r = 2
Auf dem Weg zu einer evolutionsstrategischen Algebra ( m , r / + l ) - ES Beispiel r = 2 , ( m / 2 + l ) - ES Elter liefert nur die Hälfte der Erbinformation
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, m l ( ) - ES (1+ 6) (1+ 6) (1+ 6) (1+ 6) (1+ 6) = Beispiel: g +
Auf dem Weg zu einer evolutionsstrategischen Algebra , g ( m l + ) - ES Beispiel: (1+ 6) 4 (1+ 6) = (1+ 6) (1+ 6) (1+ 6)
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, m l l ( ) - ES 2 , 4 (1, 6)8 (1, 6)8 + (1, 6)8 + (1, 6)8 + (1, 6)8
Auf dem Weg zu einer evolutionsstrategischen Algebra , g l ( m + l ) - ES Beispiel: 2 , 4 (1, 6)8 (1, 6)8 + (1, 6)8 + (1, 6)8 + (1, 6)8 =
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, , [ m l m ] l ( ) - ES m' = Zahl der Eltern-Populationen
Auf dem Weg zur geschachtelten Evolutionsstrategie g g [ m , l ( m , ] + + l ) - ES m' = Zahl der Eltern-Populationen l' = Zahl der Nachkommen-Populationen g ' = Zahl der Populations-Generationen m = Zahl der Eltern-Individuen l = Zahl der Nachkommen-Individuen g = Generationen der Isolation
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| Familie Gattung { Art [ Varietät ( Individuum ) ] } |
Biologische Entsprechung der Strategie-Schachtelung | Familie Gattung { Art [ Varietät ( Individuum ) ] } |
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Evolution der Objektvariablen Evolution der Strategievariablen
Geschachtelte Evolutionsstrategie [ m , , g ] g m + l ( + l ) - ES Evolution der Objektvariablen Evolution der Strategievariablen Beispiel: Mutative Schrittweitenregelung
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Lokales Gipfelsteigen Setzen von Gründerpopulationen
Geschachtelte Evolutionsstrategie [ m , , g ] g m + l ( + l ) - ES Lokales Gipfelsteigen Setzen von Gründerpopulationen Beispiel: Globale Optimierung
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Gründer Populationen
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Evolutionsstrategische Optimierung eines Freiträgers mit minimalem Gewicht
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Evolutionsstrategische Optimierung einer Fachwerkbrücke mit minimalem Gewicht
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, , m [ ] m l l ( ) - ES g g + + Ortho-Evolution !
Geschachtelte Evolutionsstrategie m , [ , g ] g m l + l ( + ) - ES Aktuelle Position Gründerposition Ortho-Evolution !
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Dynamische Brückenoptimierung
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Melancholie, Kupferstich von Albrecht Dürer aus dem Jahr 1514
Magisches Quadrat
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Von den Anfängen der Evolutionsstrategie
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Wissenschaftler als Autoren von Science-Fiction
Johannes Alfven Isaac Asimov Wernher von Braun Konrad Fialkowski Stanislav Lem Konstantin Ziolkowski Fred Hoyle Michael Crichton
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Bob Shaw Augen der Vergangenheit
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Science-Fiction: Langsamglas
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Anatolij Dnjeprow Insel der Krebse
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Sich selbst reproduzierende Roboterkrebse
Insel der Krebse: Eine Science-Fiction-Erzählung über künstliche Evolution, die bei der Entwicklung der Evolutionsstrategie Pate stand U. Berg
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Experiment „künstliche Evolution“
Gesucht ist ein einfaches technisches System mit den Eigenschaften: 1. Das System soll manuell mit geringstem Aufwand bei vorgegebener Fehlerhäufigkeit reproduziert werden können. 2. Das System soll eine Qualität (Tauglichkeit) besitzen, die besonders einfach gemessen werden kann.
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Idee für ein mechanisches
Evolutionsexperiment (1964)
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Formgebungsproblem Tragflügelprofil
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„Darwin“ im Windkanal Schlüsselexperiment mit der Evolutionsstrategie 1964
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Zahl der Einstellmöglichkeiten:
515 =
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Fiktive Mutationsmaschine
GALTONsches Nagelbrett
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Analogien - Evolutionsstrategie
Biologie Technik Erbanlagen, niedergeschrieben im DNA-Molekül (Genotyp) Winkelgrade, notiert auf einem Protokollblatt Sichtbares Erscheinungsbild eines Lebewesens (Phänotyp) Eingestellte Form der Gelenkplatte im Windkanal Zunehmende Tauglichkeit des Lebewesens in der Umwelt Abnehmender Widerstand der Gelenkplatte im Windkanal
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Künstliche Evolution: Gelenkplatte im Windkanal
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Künstliche Evolution: Gelenkplatte im Windkanal
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Der Spiegel 18. November 1964
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Evolution Rohrkrümmer
1965 1980 Manuelles und maschinelles Evolutionsexperiment 6 handbewegte Stangen (links) und 10 roboterbetätigte Seilzüge (rechts) mutieren einen Rohrkrümmer
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Optimaler 90°- Strömungskrümmer
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Heißwasserdampfdüse für das Evolutionsexperiment mutierbar gemacht
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SCHWEFELs Evolutionsexperiment mit einer Heißwasserdampfdüse
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Evolution des Pferdefußes
Vom Eohippus zum Equus (60 Millionen Jahre)
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Ende
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