E π A π π ª π TÂ ÓËÙ NÔËÌÔÛ ÓË - EÊ ÚÌÔÁ TfiÌÔ ' apple Ú ˆÓ ÎÔı Ó ÛË ÂÓÂÙÈÎÔ AÏÁfiÚÈıÌÔÈ Î È EÊ ÚÌÔÁ
ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Σχολή Θετικών Επιστηµών και Τεχνολογίας Πρόγραµµα Σπουδών ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Θεµατική Ενότητα TΕΧΝΗΤΗ NΟΗΜΟΣΥΝΗ ΚΑΙ EΦΑΡΜΟΓΕΣ Τόµος Γ' Γενετικοί Aλγόριθµοι και Eφαρµογές ΣΠYPI ΩN ΛYKOΘANAΣHΣ Aναπληρωτής Καθηγητής Tµήµατος Mηχανικών H/Y και Πληροφορικής Πανεπιστηµίου Πατρών ΠATPA 2001
ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Σχολή Θετικών Επιστηµών και Τεχνολογίας Πρόγραµµα Σπουδών ΠΛHPOΦOPIKH Θεµατική Ενότητα TΕΧΝΗΤΗ NΟΗΜΟΣΥΝΗ ΚΑΙ EΦΑΡΜΟΓΕΣ Τόµος Γ' Γενετικοί Aλγόριθµοι και Eφαρµογές Συγγραφή ΣΠYPI ΩN ΛYKOΘANAΣHΣ Aναπληρωτής Καθηγητής Tµήµατος Mηχανικών H/Y και Πληροφορικής Πανεπιστηµίου Πατρών Κριτική Ανάγνωση ΣΩKPATHΣ KATΣIKAΣ Καθηγητής Tµήµατος Mαθηµατικών Πανεπιστηµίου Aιγαίου Ακαδηµαϊκός Υπεύθυνος για την επιστηµονική επιµέλεια του τόµου ΓEΩPΓIOΣ NIKHΦOPI HΣ Καθηγητής Tµήµατος Iατρικής Πανεπιστηµίου Πατρών Επιµέλεια στη µέθοδο της εκπαίδευσης από απόσταση ANAΣTAΣIOΣ TPIANTHΣ Γλωσσική Επιµέλεια ΣTEΦANOΣ ΛOYNTZHΣ Τεχνική Επιµέλεια ΕΣΠΙ ΕΚ ΟΤΙΚΗ Ε.Π.Ε. Καλλιτεχνική Επιµέλεια Σελιδοποίηση TYPORAMA Συντονισµός ανάπτυξης εκπαιδευτικού υλικού και γενική επιµέλεια των εκδόσεων ΟΜΑ Α ΕΚΤΕΛΕΣΗΣ ΕΡΓΟΥ ΕΑΠ / 2000 ISBN: 960 538 175 3 Kωδικός Έκδοσης: ΠΛH 31/3 Copyright 2000 για την Ελλάδα και όλο τον κόσµο ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Οδός Παπαφλέσσα & Υψηλάντη, 26222 Πάτρα Τηλ: (0610) 314094, 314206 Φαξ: (0610) 317244 Σύµφωνα µε το Ν. 2121/1993, απαγορεύεται η συνολική ή αποσπασµατική αναδηµοσίευση του βιβλίου αυτού ή η αναπαραγωγή του µε οποιοδήποτε µέσο χωρίς την άδεια του εκδότη.
ÂÚÈ fiìâó Πρόλογος... 9 K º π 1 ÈÛ ÁˆÁ ÛÙÔ ÂÓÂÙÈÎÔ ÏÁfiÚÈıÌÔ Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 13 1.1 Τι είναι οι Γενετικοί Aλγόριθµοι Σκοπός, Προσδοκώµενα αποτελέσµατα, Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 16 1.1.1 Η θεωρία της Εξέλιξης των Ειδών... 17 1.2 Η δοµή ενός Γενετικού Aλγόριθµου Σκοπός, Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 20 1.2.1 Πλεονεκτήµατα των Γενετικών Aλγορίθµων... 25 1.2.2 ύο προβλήµατα... 27 Σύνοψη... 29 Bιβλιογραφία... 31 K º π 2 ŒÓ appleïfi ÂÓÂÙÈÎfi AÏÁfiÚÈıÌÔ Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 32 2.1 Κύρια χαρακτηριστικά ενός Γενετικού Aλγόριθµου... 35 2.2 Βασικά στοιχεία ενός Γενετικού Aλγόριθµου... 37 2.3 Βελτιστοποίηση µιας απλής συνάρτησης... 48 Σύνοψη... 55 Bιβλιογραφία... 58
6 ENETIKOI A OPI MOI KAI EºAPMO E K º π 3 AÓ Ï ÛË ÙˆÓ ÂÓÂÙÈÎÒÓ AÏÁÔÚ ıìˆó Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 59 3.1 Aνάλυση των Γενετικών Aλγόριθµων Σκοπός, Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 61 3.2 Περιορισµοί Σκοπός, Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 79 Σύνοψη... 83 Bιβλιογραφία... 85 K º π 4 ÂÌÂÏ ˆÛË ÙˆÓ ÂÓÂÙÈÎÒÓ AÏÁÔÚ ıìˆó Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 87 4.1 Θεωρητική θεµελίωση των Γενετικών Aλγορίθµων Σκοπός, Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 89 4.2 Yπόθεση οµικών Στοιχείων... 102 Σύνοψη... 106 Bιβλιογραφία... 108 K º π 5 AÚÈıÌËÙÈÎ ÂÏÙÈÛÙÔappleÔ ËÛË Ì ÂÓÂÙÈÎÔ AÏÁÔÚ ıìô Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 109 5.1 Αναπαράσταση Πραγµατικών Aριθµών Σκοπός, Προσδοκώµενα αποτελέσµατα, Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 111 5.1.1 Αναπαράσταση Kώδικα GRAY... 111 5.2 Οι δύο υλοποιήσεις Σκοπός, Προσδοκώµενα αποτελέσµατα, Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 115 5.2.1 υαδική υλοποίηση... 115
EPIEXOMENA 7 5.2.2 Υλοποίηση κινητής υποδιαστολής... 116 5.2.3 Τα πειράµατα... 117 5.2.4 Αποτελέσµατα... 119 5.2.5 Άλλοι Τελεστές... 122 5.2.6 Αποτελέσµατα... 122 Σύνοψη... 125 Bιβλιογραφία... 126 K º π 6 EÊ ÚÌÔÁ ÙˆÓ ÂÓÂÙÈÎÒÓ AÏÁÔÚ ıìˆó Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 127 6.1 Εφαρµογές στην Tεχνολογία και το Mηχανολογικό Σχεδιασµό Σκοπός, Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 129 6.2 Συνδυασµός Γενετικών Aλγορίθµων και Tεχνητών Nευρωνικών ικτύων Σκοπός, Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 133 6.3 Άλλες εφαρµογές Σκοπός, Προσδοκώµενα αποτελέσµατα... 142 Σύνοψη... 152 Bιβλιογραφία... 154 Aπαντήσεις Aσκήσεων Aυτοαξιολόγησης... 155 Yποδείξεις Aπαντήσεων ραστηριοτήτων... 171 Γλωσσάρι... 183