Prírodou inšpirované algoritmy

Evolučná optimalizácia

Táto kategória zahŕňa použitie evolučných algoritmov na optimalizáciu už existujúcich dizajnov. Počas posledných 15 rokov sa pomocou tejto skupiny evolučného dizajnu realizovalo pomerne rozsiahle množstvo projektov, napríklad optimalizácia geometrie lietadiel, dizajn trysiek prúdových motorov atď.

Evolučná optimalizácia profilu zotrvačníka

Praktický prístup k riešeniu takýchto problémov je nasledovný. Evolučná optimalizácia má za úlohu zdokonaliť už existujúci dizajn. Na tomto dizajne špecialisti vymedzia časti, ktoré podľa nich nie sú vyhovujúce. Tieto časti sa parametrizujú – zakódujú do podoby génov, reprezentácie vhodnej na evolúciu prehľadávacím algoritmom. Generované dizajny sú potom často posudzované napr. matematickou analýzou, z čoho sa potom odvádza ich vhodnosť.

Ako príklad takéhoto typu evolučného dizajnu uvediem dizajn štvornohého stolíka. Typický prístup k jeho evolučnej optimalizácii je nasledovný : parametrizujeme niektoré jeho časti, napríklad dĺžku jednotlivých nôh stola a ich polohu vzhľadom na stred stolíka.

Aplikujeme evolučný algoritmus na optimalizáciu týchto parametrov vzhľadom na nejaké kritériá – napríklad maximalizovať stabilitu stolíka. Ako vidno z obrázku fenotyp môže byť reprezentovaný 8 parametrami, genotyp potom obsahuje 64 bitov. V tomto triviálnom príklade EA nájde riešenie – je ním stolík s rovnako dlhými nohami umiestnenými v jeho rohoch. Ako je badať z príkladu, evolučná optimalizácia nájde funkčne optimálne "permutácie" existujúceho dizajnu.

Evolučná optimalizácia je založená na hľadaní takého riešenia, ktoré sa nachádza čo najbližšie globálnemu optimu.