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Definition eines Evolutionsalgorithmus

Das Zusammenspiel von Selektion and Variation des Inhalts wechselwirkender Individuen ist nach den bisherigen Erkenntnissen das wesentliche Element der natürlichen Evolution. Dieses Element scheint für die Entstehung immer komplexerer und informationshaltigerer Strukturen verantwortlich zu sein. Deshalb werden im Rahmen dieser Diplomarbeit Modelle untersucht, in denen der einzelne Zeitschritt im wesentlichen aus den beiden Phasen ,,Wechselwirkung`` und ,,Reproduktion`` besteht, wobei während der Reproduktionsphase Veränderungen der genetischen Information in den neu erzeugten Individuen vorgenommen werden. Das Schema eines so grob definierten Modells läßt sich wie folgt veranschaulichen:

  1. Eine Anfangspopulation von Individuen mit zufälligen Initialwerten für die Informationseinheiten, welche die Wechselwirkung bestimmen, wird erzeugt.

  2. Die zeitliche Entwicklung der Population ist durch die Wiederholung der folgenden Schleife gegeben:

Die Informationseinheiten bestimmen über einen vorzugebenden Algorithmus die Art der Wechselwirkung. In den hier betrachteten Modellen werden sie als ,,Gene`` bezeichnet, da in natürlichen Lebewesen die Eigenschaften und damit (wenn auch über mehrere Zwischenstufen) die Wechselwirkungen der Individuen durch Gene (bzw. deren Erscheinugsformen, Allele) bestimmt werden.

Wechselwirkungs- und Reproduktionsalgorithmen für eine Population von Individuen, deren Eigenschaften durch binär dekodierte Gene gegeben sind, wurden schon in den sechziger und siebziger Jahren entwickelt. Beispiele dafür sind die Evolutionsexperimente, die von RECHENBERG [58] zur Lösung von technischen Optimierungsproblemen durchgeführt wurden, sowie die von HOLLAND [33] eingeführten ,,genetischen Algorithmen``. Im folgenden Abschnitt werden daher diese genetischen Algorithmen vorgestellt, die heute für eine Vielzahl von Optimierungs- und ähnlichen Problemen verwendet werden.


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RW 2008-07-16