基因演算法簡介

1. 基因演算法簡介

2. ⼤大綱
• 簡介基因演算法
• 優缺點
• Live
Demo

3. 先來上⼀一點⽣生物學
(。⼝口。)/

4. 何謂基因
• ⼀一組特定的DNA序列
• 序列的樣式會決定⽣生物
的⾏行為
• 不同的⽣生物個體會有不
同的基因組合

5. 基因演化
多組基因(⽣生物多樣性)
天擇(適者⼦子孫滿堂)
繁殖(將基因遺傳給後代)
交配(交換彼此的基因訊息)
突變(出現親代沒有的基因訊息)

6. 然後我們模仿這個過程
(。v。)/

7. 定義基因
• ⼀一組特定的數字/字⺟母/⻤⿁鬼
A C 9 8 6 9 7 D 3
4 8 M 3 T Y B J X
P 9 C B G M D X P
東⻄西的序列
• 序列的樣式會決定程式
的⾏行為
• 不同的解個體會有不同
的基因組合

8. 定義基因
• 遊戲AI的各種參數
(武器偏好，選擇不同⾏行為的機率...)
A C 9 8 6 9 7 D 3
4 8 M 3 T Y B J X
P 9 C B G M D X P
• ⼯工廠⽣生產排序
(第⼀一班做產品A，第⼆二班做產品B...)
• 考試卷選擇題的答案
• 填字遊戲每個格⼦子要填
的字⺟母

9. 基因演化
多組基因(⽣生物多樣性)
天擇(適者⼦子孫滿堂)
繁殖(將基因遺傳給後代)
交配(交換彼此的基因訊息)
突變(出現親代沒有的基因訊息)

10. 基因演化
多組基因
天擇
先隨機產⽣生多組基因組合
繁殖
1 C 9 8 6 9 7 D
2 8 M 3 T Y B J
3 9 C B G M D X
4 M 3 H Y 9 6 V
5 8 J R Y C Y 6
6 X X V Y 2 D Y
7 2 0 4 1 7 3 1
3
X
P
Y
6
Q
7

11. 基因演化
多組基因
把基因餵給天擇函數計算分數
以此為天擇的結果
天擇
繁殖
10
23
6
45
-7
8
12
1 C 9 8 6 9 7 D
2 8 M 3 T Y B J
3 9 C B G M D X
4 M 3 H Y 9 6 V
5 8 J R Y C Y 6
6 X X V Y 2 D Y
7 2 0 4 1 7 3 1
3
X
P
Y
6
Q
7

12. 基因演化
多組基因
天擇
繁殖
把基因餵給天擇函數計算分數
以此為天擇的結果
天擇函數可以是：
- AI 的殺敵次數
- ⼯工廠⽣生產成本
- 考卷分數

13. 基因演化
多組基因
天擇
繁殖
依照天擇分數決定哪些
基因組可以當⽗父⺟母⽣生⼩小孩
!
原則上：
- 分數⾼高的被選到的機率⾼高
- 照排名/分數排除弱基因
- 其中有相當的隨機成分

14. 基因演化
多組基因
天擇
繁殖
選出⽗父⺟母後進⾏行交配
隨機交換基因產⽣生⼦子代
8 M 3 T Y B
J
X P
8
J
3
4
7 D 3
4
9
3
6
9 B
C 9
8
6
9

15. 基因演化
多組基因
天擇
依照⼀一定機率隨機突變基因
繁殖
8 M 3 T Y B
J
X P
8
J
3
4
7 D 3
4
9
3
6 V B
C 9
8
6
9

16. 基因演化
多組基因
天擇
繁殖
繁殖出夠多的⼦子代
然後開始第⼆二輪的天擇迴圈
1 C 9 8 6 9 7 D
2 8 M 3 T Y B J
3 9 C B G M D X
4 8 9 3 6 V B J
5 8 J R Y C Y 6
6 X X V Y 2 D Y
7 2 0 4 1 7 3 1
3
X
P
3
6
Q
7
3
K
4
4
C
G
3

17. 基因演化
多組基因
當迴圈終⽌止，到達演化終點
最⾼高分者即為求得的解
天擇
繁殖
演化終點
10
23
6
145
-7
8
12
1 C 9 8 6 9 7 D
2 8 M 3 T Y B J
3 9 C B G M D X
4 8 9 3 6 V B J
5 8 J R Y C Y 6
6 X X V Y 2 D Y
7 2 0 4 1 7 3 1
3
X
P
3
6
Q
7
3
K
4
4
C
G
3
勝

18. 基因演化
多組基因
天擇
繁殖
演化終點
演化迴圈的終⽌止條件：
!
天擇分數夠⾼高
基因已經收斂不再變化
超過時間
記憶體不夠⽤用
- 其他...
-

19. 優缺點
• 能快速找到「良好」的解
• 不⾒見得能取得「最佳解」
• 能定義基因就能試著解
• 不是每個問題都適⽤用
• 實作通常不困難
• 天擇函數影響效率
• 論⽂文產⽣生器
• 需要調教參數

20. LIVE
DEMO
(。v。)/
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21. Q&A