Презентация с лекции по генетическим алгоритмам на биофаке МГУ

1. Генетические
алгоритмы на
практике
VS
Байрам Аннаков Олег Паринов
#empatika
четверг, 28 апреля 2011 г.

2. Биология Математика
VS
четверг, 28 апреля 2011 г.

3. четверг, 28 апреля 2011 г.

4. VS
Дарвин Ламарк
четверг, 28 апреля 2011 г.

5. Ламарк
четверг, 28 апреля 2011 г.

6. Ламарк
Изменения
Изменения
окружающей
особей
среды
Передача по
мутация наследству
четверг, 28 апреля 2011 г.

7. Дарвин
четверг, 28 апреля 2011 г.

8. Дарвин
мутация - случайная
наследование признаков
естественный отбор
четверг, 28 апреля 2011 г.

9. Проверяем!
VS
четверг, 28 апреля 2011 г.

10. вирус VS бактерия
четверг, 28 апреля 2011 г.

11. Ламарк
четверг, 28 апреля 2011 г.

12. Дарвин
четверг, 28 апреля 2011 г.

13. Дельбрюк и
Лурия
четверг, 28 апреля 2011 г.

14. ДАРВИН!
VS
четверг, 28 апреля 2011 г.

15. Результат - ДНК
мутация -
ошибка репликации
четверг, 28 апреля 2011 г.

16. НО!
кишечная палочка
lac+ lac-
четверг, 28 апреля 2011 г.

17. Эксперимент
+
lac- лактоза
четверг, 28 апреля 2011 г.

18. +
lac- лактоза
через день: только мутировавшие в lac+
через два дня: колонии увеличиваются!
через три дня: колонии увеличиваются!
четверг, 28 апреля 2011 г.

19. голод! стресс!
увеличение
вероятности
lac- lac-- lac+ мутации
адаптивная мутация!
четверг, 28 апреля 2011 г.

20. И!
VS
четверг, 28 апреля 2011 г.

21. бактерия защитилась
от вируса
адаптивная мутация!
четверг, 28 апреля 2011 г.

22. все правы
+
четверг, 28 апреля 2011 г.

23. генетические
алгоритмы
четверг, 28 апреля 2011 г.

24. 0. Генерация
начальной популяции
Представить решение проблемы в виде набора генов
657575153
+
Случайно сгененировать первую популяцию
четверг, 28 апреля 2011 г.

25. 1. Скрещивание
457425896 246531579
457431579
четверг, 28 апреля 2011 г.

26. 2. Мутация
457431579
457931579
четверг, 28 апреля 2011 г.

27. 3. Естественный отбор
Особь Fitness
457931579 30
четверг, 28 апреля 2011 г.

28. Повторить n раз
Скрещивание
Мутация
Естественный
отбор
четверг, 28 апреля 2011 г.

29. Что в итоге?
Конечная популяция - самая приспособленная
Решение проблемы без ее осознания
четверг, 28 апреля 2011 г.

30. Математическое
обоснование
• Особи - точки на плоскости
• Скрещивание - новая точка в
окрестности
• Мутация - выйти за пределы локального
максимума
• Естественный отбор - движение к
оптимуму
четверг, 28 апреля 2011 г.

31. Зачем?
• Слишком сложная задача
• Невозможность стандартного решения
• Временная и ресурсная ограниченность
четверг, 28 апреля 2011 г.

32. Ламарк!
адаптивная мутация
стресс и голод
четверг, 28 апреля 2011 г.

33. Ламарк!
адаптивная мутация
стресс и голод
повышение вероятности
мутации у min fitness
четверг, 28 апреля 2011 г.

34. !"#$%&'($)*+)$,-.$*/$01*#&$&!"1+)23$4!5$#)4#$#)&$&66*7*&!#$#*8&$"6$ #"$7
9:$ &;&71#*"!$ +*%&/$ 1/$ #)&$ '&/#'*7#*"!$ "6$ -<<$ *#&'4#*"!/$ =*#)$ #)&$ *!&6
/*>&$"6$?"?1@4#*"!$"6$A<<B$ /"8
проблема
4%"
C4/&5$"!$"1'$"=!$D&!7)84'E/$,6"'$&;48?@&3$-<;F<$?'"D@&8$=4/$
?'"?"/&5$4/$#)&$D*++&/#$D1/*!&//$?'"D@&8$=&$4'&$#'(*!+$#"$/"@%&23$ H)&
=&$7"!/#4!#@($"D/&'%&5$#)&$/*#14#*"!$"6$?'&84#1'&$7"!%&'+&!7&$G$ *!*#
46#&'$4$@"#$"6$*#&'4#*"!/$#)&'&$=&'&$84!($/*#14#*"!/$=*#)$#)&$/48&$ 7)4
D&/#$'&/1@#3$4!5$=*#)$#)&$4%&'4+&$%4@1&$+'4514@@($4??'"47)*!+$#)*/$ #*8
D&/#$ "!&B$ H)*/$ /*#14#*"!$ 74!$ D&$ /&&!$ "!$ I*+1'&$ FB$ J"'&"%&'3$ =&$ ?'"
=&'&$ !"#$ /4#*/6*&5$ =*#)$ "1'$ 9H$ 7'"//"%&'$ D&741/&$ #)&$ "66/?'*!+$ Z[
=4/$ !"#$ %&'($ /*8*@4'$ #"$ D"#)$ ?4'&!#/B$ K"$ "1'$ !&;#$ /#&?/$ =&'&$ #"$ "1'
*8?'"%&$ /"8&$ "?&'4#*"!/$ *!$ +&!&#*7$ 4@+"'*#)8$ #"$ '&#'*&%&$ D&##&'$ ?'"
'&/1@#/B$ +&!
"?&
+&!
*#&'
"D#4
локальный '&/1
4@+"
максимум 5&7
D($Z
$ X!$
D&!
#$CA%.((!"(1D+$E@B(,%$C$/@B(C./.'$E(@BC,%$'F*"(1,+(B$/.(G( 4@+"
@/(@-.%@C.(-@BA.H(I,''.I(B$/.(G('F.(J.&'(*@K.&+@/" #="
$
?4'4
!"!! #$%&'()*+%,-.*./'&( )4@6
L!$ "'5&'$ #"$ *8?'"%&$ 7'"//"%&'$ "?&'4#*"!3$ =&$ )4%&$ *8?@&8&!#&5$ 4!"
#*8&$ )"'*>"!$ &;7)4!+&$ ,HMN2$ 7'"//"%&'$ 5&/7'*D&5$ *!$ O*!3$ ?"/
9""584!$ 4!5$ P1!7)Q/$ ="'E$ RFSB$ HMN$ 7'"//"%&'$ */$ #)&$ 7)4!+&5$ ?'"
9H$ 4@+"'*#)8$ *!$ =)*7)$ #)&$ /(/#&8$ 7)""/&/$ /"8&$ #*8&$ %4@1&$ ,"'$ !18
/"8&$ "?&'4#*"!$ G$ #)&$ &;&71#*"!$ "6$ 4$ T"D$ "!$ 4$ 847)*!&2$ 4!5$ #)&!$ K"$
четверг, 28 апреля 2011 г.

35. решение
Кризис!
меняйся или умри!
четверг, 28 апреля 2011 г.

36. выводы
• Эволюция: Дарвин + Ламарк
• Математика в биологии
• Биология в математике
• Генетические алгоритмы
четверг, 28 апреля 2011 г.

37. спасибо
http://empatika.com
четверг, 28 апреля 2011 г.