Algoritmos genéticos em python - PyConBrasil 3 (2007)

Introdução
● Algoritmos Bio-inspirados
● Algoritmos Genéticos
– Seleção
– “Crossover”
– Mutação
● Exemplo “Pythonico”

Algoritmos Bio-inspirados
Se um dia desejarmos construir robôs que
se comportam como seres autônomos, que
tal programar esses robôs com algoritmos
inspirados na biologia?

Algoritmos Bio-inspirados
● Heurísticas Bio-Inspiradas:
– Computação Evolutiva;
– Algoritmos Genéticos;
– Inteligência de Enxames
(“Swarm Intelligence”);
– Algoritmos Imunológicos;
– Caos Determinístico;

Algoritmos Genéticos
● Especialmente úteis quando as seguintes
premissas se verificam:
– Soluções para um problema podem ser
encontradas, mas não é simples encontrar a
melhor solução em um tempo aceitável";
– Dada uma determinada solução é possível
compará-la com outras soluções e dizer qual
é a melhor;

● É uma forma interessante de resolver
problemas de otimização combinatória ou
numérica.
– Exemplo: o problema do Caixeiro Viajante
(“Traveling Salesman Problem - TSP”).

● Uma solução para o problema é um
cromossomo;
● Operações de “crossover” e mutação nos
cromossomos criam novas soluções;
● Mutações acontecem com uma
determinada probabilidade, gerando
soluções diferentes das “esperadas”;

● Mecanismos de
seleção fazem as
novas soluções se
reproduzirem ou
serem extintas;

Exemplo “Pythonico”
Achar o valor máximo da equação:
(todo mundo usa o TSP como exemplo, vamos usar algo diferente...)
f  x1 ,x2=21.5x1.sin4 x1x2.sin20 x2

Gráfico (octave)
x1 = linspace(-3.0, 12.1, 100);
x2 = linspace(4.1, 5.8, 100);
[xx1, xx2] = meshgrid(x1, x2);
z1 = 21.5 + xx1 * sin( 4 * pi * xx1)';
z2 = xx2 * sin(20 * pi * xx2)';
z = z1 + z2;
mesh(x1, x2, z);

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