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2013/5/31
技術戦略室 松山錬
遺伝アルゴリズム
1859年に自然選択を提唱
 ジョン・ホランド(84)
 1970年代にGeneticAlgorithmを開発
 特にGAによって解決したい問題があった訳
では無かった。
 ジョン・ホランド(84)
 1970年代にGeneticAlgorithmを開発
 特にGAによって解決したい問題があった訳
では無かった。
進化による適応
(Adaptation)って
おもしれー
 コンピュータが分かる様にロボットの腰の位置を数字で
表す。
7 7 3 3 7 7 3 3 7 7左右に振っている例: …
動きを配列で表す:
時間ーーー>
フープを地面から計った位置を
評価基準とする
自然界 Genetic Algorithm
動物集団 母集団(解候補の集団,
Population)
7 7 3 3 7 7 3 3 7 7
1 1 1 2 2 2 3 3 3 4
1 8 3 2 7 4 6 5 5 2
.
.
.
自然界 Genetic Algorithm
動物集団 母集団(解候補の集団,
Population)
生物個体 個体(解候補, Individual)
1 1 1 2 2 2 3 3 3 4
自然界 Genetic Algorithm
動物集団 母集団(解候補の集団,
Population)
生物個体 個体(解候補, Individual)
環境に対する適合性 適合性(Fitness)
1 1 1 2 2 2 3 3 3 4
自然界 Genetic Algorithm
動物集団 母集団(解候補の集団,
Population)
生物個体 個体(解候補, Individual)
環境に対する適合性 適合性(Fitness)
生存し続ける 選択 (Selection)
1 1 1 2 2 2 3 3 3 40 0 0 0 0 0 0 0 0 0
自然界 Genetic Algorithm
動物集団 母集団(解候補の集団,
Population)
生物個体 個体(解候補, Individual)
環境に対する適合性 適合性(Fitness)
生存し続ける 選択 (Selection)
染色体における乗り換え 交叉 (Crossover)
7 7 3 3 7 7 3 3 7 7
1 1 2 2 1 1 2 2 1 1
1 1 2 2 1 1 3 3 7 7
自然界 Genetic Algorithm
動物集団 母集団(解候補の集団,
Population)
生物個体 個体(解候補, Individual)
環境に対する適合性 適合性(Fitness)
生存し続ける 選択 (Selection)
染色体における乗り換え 交叉 (Crossover)
遺伝子突然異変 突然異変 (Mutation)
1 1 1 2 2 2 3 3 3 4
1 1 8 2 2 2 3 3 3 4
Go!
Go! 母集団の
初期化
Go!
評価
(各個体)
母集団の
初期化
Go!
評価
(各個体)
終了判定
母集団の
初期化
Go!
評価
(各個体)
終了判定
母集団の
初期化
選択
Go!
評価
(各個体)
終了判定
交叉
母集団の
初期化
選択
Go!
評価
(各個体)
終了判定
交叉
突然異変
母集団の
初期化
選択
Go!
評価
(各個体)
終了判定
交叉
突然異変
母集団の
初期化
選択
次の世代へ
Go!
評価
(各個体)
終了判定
交叉
突然異変
母集団の
初期化
Stop
選択
次の世代へ
 多点検索である(一点検索ではない)。
 母集団の各個体が検索点となる。
7 7 3 3 7 7 3 3 7 7
1 1 1 2 2 2 3 3 3 4
1 8 3 2 7 4 6 5 5 2
.
.
.
 遺伝を通して個体の類似性が高くなって
行く。その為段々と同じ「方向」に検索
が進みだす。(収束している証拠)
 検索が局所解に陥る可能性がある。
 この様な問題解決に向いている:
 ある問題に当たって候補解(答え)の評価は
出来るが、答えの求め方が良く分からない。
▪ 人間型ロボットを二足歩行させたい。
▪ 最も放熱性の高いヒートシンクの形
▪ スケジュールの最適化
 不向きな問題・状態
 リアルタイム性がある
 メモリーやCPU等のリソースが少ない
 以下の式で結果が最も高い(x,y)をもとめよ。
 z = cos(x^2) – (10 * cos(2 * π * x)) + cos(y^2) – (10
* cos(2 * π * y))
 この式を適合性の定義としてアルゴリズムを
走らせる。
 を使ってVisualizeしてみた。

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Creator's night 05 31 2013

Editor's Notes

  1. 左:ダーウィンフィンチ自然選択によりそれぞれの食物に適した嘴を持つに至ったと考えられる
  2. 自然選択による進化論 ていしょう
  3. 高いところの葉を食べるのに有利だったから長い首を持った個体が生き残ったThis longer necks may have due to the effect of mutationinitially. However as it was favorable, this was propagated overthe generations.
  4. 突然変異と遺伝によって新しい性質をもった世代を産む突然異変によって長くなったと言われるEvolution through natural selectionInitial Population of Animalsmillions of yearsStruggle for Existence-Survival of the FittestSurviving Individuals Reproduce, Propagate Favorable Characteristics
  5. 自然界での進化による適応をコンピューターの中で再現してみたかった。
  6. 遺伝的アルゴリズムを自然界に例える
  7. キリンの進化と同様配列が進化する
  8. 最適な答えを見つける事が出来た。十分な答えを見つける事が出来た。時間切れ評価が上がらない
  9. 評価が良い個体同士を使って検索する上
  10. 母集団の個体が似てくる。収束している証拠。