خوارزميات وراثية
من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
الخوارزمية الوراثية هي خوارزمية تطورية تولد حلولا من احتمالات مشفرة على الشكل المعروف ب "كروموسوم" أَو "مورّث". الكروموسومات تجمع أَو تتغير لإنتاج الأفراد الجدد. وهي مفيدة لإيجاد الحل الامثل للمعضلات المتعددة الأبعاد التي يمكن فيها أَن تشفر القيم للمتغيرات المختلفة فيها على شكل الكروموسوم.
تعتبر الخوارزميات الوراثية من التقنيات الهامة في البحث عن الخيار الأمثل من مجموعة حلول متوفرة لتصميم معين، وتعتمد مبدأ داروين في الاصطفاء حيث تقوم هذه المعالجة الوراثية بتمرير المزايا القوية من خلال عمليات التوالد المتعاقبة وتدعيم هذه الصفات، وتكون لهذه الصفات القدرة الأكبر على دخول عملية التوالد وإنتاج ذرية قوية وبتكرار الدورة الوراثية تتحسن نوعية الذرية تدريجياً.
ولتطبيق الخوارزمية الوراثية علينا أولاً أن نوجد التمثيل المناسب للمشكلة المدروسة وفق عمليات صبغية وأشهر طرق التمثيل هي استخدام السلاسل الثنائية لتمثيل قيم المتغيرات التي تعبر عن حلّ للمشكلة المعطاة وعلى هيئة صبغيات، وبعد أن تنتج هذه الصبغيات لابد من طرق لمعالجتها حيث يوجد أربعة عمليات لن أتطرق لشرحها وهي (النسخ، التصالب،الطفرة و العكس).
فالخوارزمية الوراثية مبنية على أساس تقنية الحلول المثلى تحاكي النشوء الطبيعي وذلك عن طريق تشفير الحلول الممكنة لتمثيلها على شكل سلاسل مشابهة لسلاسل الصبغي ومن ثم تطبيق بعض العمليات البيولوجية (نسخ، تصالب، طفرة)، والعمليات الصنعية(العكس) لإنتاج الحل الأمثل.
والميزة الأهم في الخوارزمية الوراثية هي طبيعتها التكييفية والتي تجعلها أقل حاجة لمعرفة المعادلة من أجل حلها.
فالخوارزمات الجينية هي طريقة لمحاكاة ماتفعله الطبيعة في تكاثر الكائنات الحية واستخدام تلك الطريقة لحل مشكلات معقدة للوصول للحل الأفضل أو أقرب حل ممكن للحل الأفضل. إذن لدينا مشكلة لها عدد كبي جدا من من الحلول أكثرها خاطئ و بعضها صحيح، وهنالك دائما الحل الأفضل و الذي يصعب غالبا الوصول إليه.
ففكرة الخوارزميات الجينية تكمن في توليد بعض الحلول للمشكلة عشوائيا، ثم ينم فحص هذه الحلول و مقارنتها ببعض المعايير التي يضعها مصمم الخوارزم، و أفضل الحلول فقط هي التي تبقى أما الحلول الأقل كفاءة فيتم إهمالها عملا بالقاعدة البيولوجية "البقاء للأصلح".
و الخطوة التالية هي مزاوجة أو خلط الحلول المتبقية (الحلول الأكثر كفاءة) لإنتاج حلول جديدة على غرار مايحصل في الكائنات الحية و ذلاك بمزج مورثاتها (جيناتها) بحيث يحمل الكائن الجديد صفات هي عبارة عن مزيج من صفات والديه.
الحلول الناتجة من التزاوج تدخل هي أيضا تحت الفحص و التنقيح امعرفة مدى كفاءتها و اقترابها من الحل الأمثل، فإن ثبتت كفاءة الحل الجديد فإنه يبقى و إلا يتم إهماله، وهكذا تتم عمليات التزاوج و الانتقاء حتى تصل العملية إما لعدد معين من التكرارات (يقرره مستحدم النظام) أو تصل الحلول الناتجة أو إحداها إلى نسبة كفاءة أ ونسبة خطأ ضئيلة (يحددها المستخدم أيضا) أ وحتى الحل الأفضل.