Unidad 5 : Algoritmos genéticos
Hola amigos
Conceptos como evolución y adaptación
están presentes en sistemas complejos
como veremos en siguientes unidades
los mecanismos Darwinianos de selección natural
son relevantes no solo para organismos biológicos,
se volvieron centrales para sistemas sociales y tecnológicos también.
Científicos en computación han estado interesados en simulacion
Biología desde que
las computadoras han existido
En esta unidad cubriré un abordare de la computación inspirada en la Biología
llamada: Algoritmos Genéticos
estos algoritmos
fueron desarrollados inicialmente como una forma de modelar
la evolución y la adaptación en todas las disciplinas
pero también estos algoritmos se volvieron muy exitosos
como métodos para modelar Inteligencia Artificial
una forma de Programas evolucionados y otros objetos generados por computadora
sin tener en ellos nuestra ingeniería.
Algunas veces los resultados de estos algoritmos fueron
muy sorprendentes,
lograron resultados que a ningún humano se le hubiera ocurrido
y algunas veces, las soluciones que lograron fueron más
exitosas que las diseñadas por humanos.
En esta unidad, cubriremos como los algoritmos genéticos funcionan y
como se usan en el mundo real.
5.1 Introducción
Déjenme empezar
con un bosquejo de los fundamentos de la evolución por selección natural
En primer lugar, los organismos heredan
características de sus padres
las características son heredadas con algunas variaciones
a través de la mutación, la recombinación sexual
y otros mecanismos de generación de variaciones,
pero debido a la competencia por los recursos limitados
los organismos que mejor se adapten a su medio ambiente
tendera a producirán mayor descendencia.
Esta fue la intuición de Darwin en la idea
de la selección natural. La selección se debe a la competencia
y de ese modo los rasgos producen individuos adaptados
que propagan la población.
En los inicios, los informáticos se vieron inspirados en la biología
vieron que todo no solo sucede
en la naturaleza, sino también en el interior de la computadoras
donde los -Organismos de las computadoras- como los programas,
pueden desempeñar el rol de organismos biológicos y evolucionar a través de la
evolución Darwineana. Una de las primeras personas que desarrollaron esta idea en detalle
fue el científico de la computación John Holland
de la Universidad de Michigan, quien en los años 60 y 70
desarrolló la idea de Algoritmos Genéticos
tambien conocidos com AGs (GAs en ingles)
Holland introdujo el concepto de AGs en su libro
"Adaptación en sistemas naturales y artificiales", publicado en 1975
Este libro presenta un marco matemático para
la comprensión de la adaptación de una forma
muy general.
Mas allá de la
adaptación biológica, en campus la adaptación social
tecnológica y la adaptación artificial en las computadoras.
La última parte nos lleva al desarrollo
de algoritmos genéticos y su posterior aplicación
en muchos problemas del mundo real.
Estos son algunos ejemplos de usos reales de los algoritmos genéticos que existen,
esto es solo para darles una idea de la diversidad de las aplicaciones
AGs se han usado para el diseño de piezas de aviones
por GE y Boeing
también por NASA
en el diseño de antenas para vehículos espaciales,
John Deere & Company han utilizado algoritmos genéticos para optimizar la planificación de la línea de montaje
han sido usados por diferentes empresas en un sistema automatizado de
descubrimiento de fármacos
GAs se han utilizado para aprender a detectar fraudes en transacciones de tarjetas de crédito y transacciones financieras.
Fueron usados para el desarrollo de programas
de análisis automático de imágenes satelitales en Los Alamos
y se utilizaron para la generación
realista de animación computada en varias películas,
incluidas El señor de los anillos y Troya