„Genetischer Operator“ – Versionsunterschied

[gesichtete Version][gesichtete Version]
Inhalt gelöscht Inhalt hinzugefügt
Zwei Literaturangaben hinzugefügt.
MovGP0 (Diskussion | Beiträge)
Einzelnachweise aufgeräumt. Genauere Ausführung zu Transformationen
Zeile 1:Zeile 1:
Als '''genetischer Operator''' werden [[Operator (Mathematik)|Operatoren]] bezeichnet, mit denen [[Evolutionärer Algorithmus|evolutionäre Algorithmen]] (EA) arbeiten. Mit EA werden Lösungen für [[Optimierungsproblem]]e mit Prinzipien der natürlichen [[Evolution]] gesucht. Die Mechanismen, mit denen dabei einzelne Lösungskandidaten verändert werden, heißen genetische Operatoren. In der Literatur werden [[Selektion (evolutionärer Algorithmus)|Selektionsmechanismen]] oft auch zu diesen gezählt, obwohl sie im eigentlichen Sinn kein [[Genom (evolutionärer Algorithmus)|genetisches Material]] verändern, sondern Individuen aus einer Population auswählen.
Als '''genetischer Operator''' werden [[Operator (Mathematik)|Operatoren]] bezeichnet, mit denen [[Evolutionärer Algorithmus|evolutionäre Algorithmen]] (EA) arbeiten. Mit EA werden Lösungen für [[Optimierungsproblem]]e mit Prinzipien der natürlichen [[Evolution]] gesucht. Die Mechanismen, mit denen dabei einzelne Lösungskandidaten verändert werden, heißen genetische Operatoren. In der Literatur werden [[Selektion (evolutionärer Algorithmus)|Selektionsmechanismen]] oft auch zu diesen gezählt, obwohl sie im eigentlichen Sinn kein [[Genom (evolutionärer Algorithmus)|genetisches Material]] verändern, sondern Individuen aus einer Population auswählen.


Im weiten Sinne können deshalb unter genetischen Operatoren zusammengefasst werden:<ref name="ea" /><ref name="itec" />
Im weiten Sinne können deshalb unter genetischen Operatoren zusammengefasst werden:<ref>{{Literatur |Autor=Hartmut Pohlheim |Titel=Evolutionäre Algorithmen |Verlag=Springer |Ort=Berlin, Heidelberg |Datum=2000 |ISBN=978-3-642-63052-1 |DOI=10.1007/978-3-642-57137-4 |Kapitel=Grundlegende Verfahren und Operatoren |Seiten=13-59}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=A.E. Eiben, J.E. Smith |Titel=Introduction to Evolutionary Computing |Verlag=Springer |Ort=Berlin, Heidelberg |Datum=2015 |Reihe=Natural Computing Series |ISBN=978-3-662-44873-1 |DOI=10.1007/978-3-662-44874-8 |Kapitel=Components of Evolutionary Algorithms |Seiten=31-34}}</ref>
* [[Mutation (evolutionärer Algorithmus)|Mutation]], die Veränderung eines Lösungskandidaten,
* Transformation, die Einlagerung von genetischem Material aus einem zentralen Pool in einen Lösungskandidaten<ref>Riccardo Leardi, ''Nature-inspired methods in chemometrics'': Seite 38.</ref>,
* [[Rekombination (evolutionärer Algorithmus)|Rekombination]], die Kombination mehrerer Lösungen zu einer neuen und
* [[Rekombination (evolutionärer Algorithmus)|Rekombination]], die Kombination mehrerer Lösungen zu einer neuen und
* [[Mutation (evolutionärer Algorithmus)|Mutation]], die Veränderung eines Lösungskandidaten,
* ''Transformation''<ref name="nimic" />
** ''Einfügung'' bzw. ''Ergänzung'' - Einfügen eines neuen Gens oder Segments
*** ''Zufällige Einfügung'' - Einfügen eines zufälligen Segments an einer zufälligen Stelle
*** ''Geführte Einfügung'' - Einfügen eines Segments anhand einer [[Heuristik]] oder anhand bestehenden [[Domänenwissen]]s
** ''Entfernung'' bzw. ''Löschung'' - Entfernen eines vorhandenen Gens oder Segments
*** ''Zufällige Entfernung'' - Entfernen eines zufälligen Segments
*** ''Geführte Entfernung'' - Entfernen eines Segments anhand einer Heuristik oder anhand bestehenden Domänenwissens
** ''Kopie'' - Duplikation eines vorhandenen Gens oder Segments
*** Ermöglichung der Spezialisierung auf unterschiedliche Aufgaben
*** Bereitstellung der gleichen Funktion in einem anderen Kontext
* [[Selektion (evolutionärer Algorithmus)|Selektion]], die Auswahl von Lösungen aus der Population, entweder zur Rekombination oder zur Bestimmung der neuen Generation.
* [[Selektion (evolutionärer Algorithmus)|Selektion]], die Auswahl von Lösungen aus der Population, entweder zur Rekombination oder zur Bestimmung der neuen Generation.


Zeile 10:Zeile 19:


== Einzelnachweise ==
== Einzelnachweise ==
<references />
<references>
<ref name="ea">{{Literatur
|Autor=Hartmut Pohlheim
|Titel=Evolutionäre Algorithmen
|Verlag=Springer
|Ort=Berlin, Heidelberg
|Datum=2000
|ISBN=978-3-642-63052-1
|DOI=10.1007/978-3-642-57137-4
|Kapitel=Grundlegende Verfahren und Operatoren
|Sprache=de
|Seiten=13-59
}}</ref>
<ref name="itec">{{Literatur
|Autor=A.E. Eiben, J.E. Smith
|Titel=Introduction to Evolutionary Computing
|Verlag=Springer
|Ort=Berlin, Heidelberg
|Datum=2015
|Reihe=Natural Computing Series
|ISBN=978-3-662-44873-1
|DOI=10.1007/978-3-662-44874-8
|Kapitel=Components of Evolutionary Algorithms
|Sprache=en
|Seiten=31-34
}}</ref>
<ref name="nimic">{{Literatur
|Autor=Riccardo Leardi
|Titel=Nature-inspired Methods in Chemometrics
|TitelErg=Genetic Algorithms and Artificial Neural Networks
|Sammelwerk=Data Handling in Science and Technology
|Band=23
|Auflage=1
|Seiten=38
|ISBN=9780444513502
|Verlag=Elsevier Science
|Datum=2003-12-17
|Umfang=402
}}</ref>
</references>


[[Kategorie:Evolutionärer Algorithmus]]
[[Kategorie:Evolutionärer Algorithmus]]

Version vom 25. Juli 2024, 12:03 Uhr

Als genetischer Operator werden Operatoren bezeichnet, mit denen evolutionäre Algorithmen (EA) arbeiten. Mit EA werden Lösungen für Optimierungsprobleme mit Prinzipien der natürlichen Evolution gesucht. Die Mechanismen, mit denen dabei einzelne Lösungskandidaten verändert werden, heißen genetische Operatoren. In der Literatur werden Selektionsmechanismen oft auch zu diesen gezählt, obwohl sie im eigentlichen Sinn kein genetisches Material verändern, sondern Individuen aus einer Population auswählen.

Im weiten Sinne können deshalb unter genetischen Operatoren zusammengefasst werden:[1][2]

  • Rekombination, die Kombination mehrerer Lösungen zu einer neuen und
  • Mutation, die Veränderung eines Lösungskandidaten,
  • Transformation[3]
    • Einfügung bzw. Ergänzung - Einfügen eines neuen Gens oder Segments
      • Zufällige Einfügung - Einfügen eines zufälligen Segments an einer zufälligen Stelle
      • Geführte Einfügung - Einfügen eines Segments anhand einer Heuristik oder anhand bestehenden Domänenwissens
    • Entfernung bzw. Löschung - Entfernen eines vorhandenen Gens oder Segments
      • Zufällige Entfernung - Entfernen eines zufälligen Segments
      • Geführte Entfernung - Entfernen eines Segments anhand einer Heuristik oder anhand bestehenden Domänenwissens
    • Kopie - Duplikation eines vorhandenen Gens oder Segments
      • Ermöglichung der Spezialisierung auf unterschiedliche Aufgaben
      • Bereitstellung der gleichen Funktion in einem anderen Kontext
  • Selektion, die Auswahl von Lösungen aus der Population, entweder zur Rekombination oder zur Bestimmung der neuen Generation.

Wie auch das allgemeine Funktionsprinzip der EA haben alle genetischen Operatoren biologische Vorbilder: Mutation, Transformation, Rekombination und Selektion.

Einzelnachweise

  1. Hartmut Pohlheim: Evolutionäre Algorithmen. Springer, Berlin, Heidelberg 2000, ISBN 978-3-642-63052-1, Grundlegende Verfahren und Operatoren, S. 13–59, doi:10.1007/978-3-642-57137-4.
  2. A.E. Eiben, J.E. Smith: Introduction to Evolutionary Computing (= Natural Computing Series). Springer, Berlin, Heidelberg 2015, ISBN 978-3-662-44873-1, Components of Evolutionary Algorithms, S. 31–34, doi:10.1007/978-3-662-44874-8 (englisch).
  3. Riccardo Leardi: Nature-inspired Methods in Chemometrics. Genetic Algorithms and Artificial Neural Networks. In: Data Handling in Science and Technology. 1. Auflage. Band 23. Elsevier Science, 2003, ISBN 978-0-444-51350-2, S. 38 (402 S.).