Đề tài: Phương pháp CHC song song

Bài tiểu luận dưới đây với đề tài nghiên cứu: Phương pháp CHC song song, với nội dung và đề tài nghiên cứu này các bạn sinh viên chuyên ngành Công nghệ thông tin tham khảo để chuẩn bị cho bài tiểu luận, thảo luận nhóm sắp tới đây của mình. Chúc các bạn có bài tiểu luận được đánh giá cao.

Lời nói đầu

Những năm gần đây, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, người ta đã giải quyết được nhiều bài toán hóc búa bằng máy tính. Nhưng bên cạnh đó, vẫn còn khá nhiều các bài toán vẫn chưa tìm được giải thuật phù hợp để giải nó, đó là các bài toán tối ưu, trí tuệ nhân tạo và các bài toán xuất phát từ thực tế cuộc sống như bài toán lập lịch, bài toán điều khiển Robot, bài toán người du lịch...

Đây là các bài toán có khá nhiều ràng buộc phức tạp, không rõ ràng, ko gian tìm kiếm lớn. Do đó các phương pháp truyền thống như quay lui vét cạn, leo đồi, mô phỏng luyện thép... tỏ ra ít hiệu quả, và người ta đã sử dụng một phương pháp khá tối ưu đó là phương pháp CHC và sử dụng trong mô hình song song.

Trong bài nghiên cứu này nhóm tác giả nghiên cứu về phương pháp CHC sử dụng mô hình song song để giải quyết bài toán MAXSAT. Chúng ta sẽ thấy được sự độ tối ưu khi sử dụng mô hình song song so với mô hình tuần tự về thời gian, độ thích nghi 

Trong tương lai nhóm sẽ tiếp tục phát triển đề tài nghiên cứu bằng cách sử dụng thuật toán để giải quyết một số bài toán khác. Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Đỗ Trung Kiên đã giúp cho nhóm trong quá trình thực hiện.

Cuối cùng xin chúc hội nghị nghiên cứu khoa học của chúng ta thành công rực rỡ.

Hà Nội, tháng 04 năm 2008.
Nhóm tác giả

I. Tìm hiểu chung về thuật toán di truyền

Giải thuật di truyền là kĩ thuật giúp giải quyết bài toán bằng cách mô phỏng theo sự tiến hoá và đấu tranh sinhh tồn của sinh vật trong tự nhiên theo thuyết tiến hoá muôn loài của Darwin.

Mục tiêu của giải thuật di truyền: giải thuật di truyền không đưa ra lời giải tối ưu mà là đưa ra lời giải gần đúng (tương đối tối ưu).

Bản chất của thuật toán di truyền là bài toán tìm kiếm dựa theo qui luật của quá trình tiến hoá tự nhiên. Thuật toán di truyền kết hợp sự sống sót của cấu trúc khoẻ nhất trong số các cấu trúc biểu diễn các nhiễm sắc thể (NST) với sự trao đổi thông tin được lựa chọn ngẫu nhiên để tạo thành một thuật toán tìm kiếm.

Thuật toán di truyền sử dụng các biểu diễn nhị phân kết hợp với sơ đồ để mô hình hoá sự chọn lọc, lai ghép và đột biến.

Ứng dụng của thuật toán di truyền:

• Trong tin học: xây dựng chương trình tin học đặc biệt như trí tuệ nhân tạo để hướng dẫn người sử dụng trong lĩnh vực giáo dục, quản trị.
• Trong các công việc khác: Ứng dụng giải bài toán sắp xếp thời khoá biểu, điều khiển robot, bài toán vận tải, bài toán đồ thị...

II. Tổng quan về phương pháp CHC

1. Khái niệm

CHC là giải thuật di truyền phi truyền thống kết hợp chiến lược chọn lọc (dựa trên những cá thể đơn lẻ tốt nhất) để đưa ra con lai tốt nhất khác với cả cha và mẹ.

2. Tư tưởng của thuật toán CHC

CHC là từ viết tắt của cross – generational selection, Heterogeneous recombination, and Cat – aclysmic mutation.

CHC lựa chọn một trang của quần thể có kích cỡ µ (µ =50) nhưng thay vì chọn những cha mẹ tốt để tái kết hợp giống cách làm của giải thuật gi truyền, cha mẹ được chọn một cách ngẫu nhiên một cặp duy nhất và điều kiện để sinh ra con chung. Giải thuật sau đó sẽ chọn tập cá thể tốt nhất từ cha mẹ được kết hợp và quần thể con được sinh ra ở thế hệ tiếp theo. Vì vậy giải thuật CHC sẽ duy trì được quần thể tốt nhất mà được bắt gặp qua quá trình tìm kiếm.

Cha mẹ không được phép giao phối nếu như chúng không có sự khác biệt thích đáng như được xác định bởi ngưỡng giao phối liên tục giảm. Toán tử chéo (crossover) được sử dụng bởi CHC là toán tử HUX, với HUX là đại diện cho crossover một nửa không đổi. Toán tử HUX đảm bảo chính xác một nửa của số bit khác nhau giữa cha mẹ được trao đổi để sản sinh ra con cái.

CHC không được sử dụng các toán tử đột biến trong trường hợp thông thường, và thực tế cùng với những quần thể nhỏ trong CHC và sự lựa chọn thế hệ giao làm cho quần thể được hội tụ nhanh chóng. Khi quần thể được hội tụ, CHC sẽ được khởi động lại từng phần bởi việc sao chép bởi thành viên tốt nhất của quần thể hiện tại sang một quần thể mới và sinh ra phần còn lại của quần thể mới với những phiên bản được biến đổi ồ ạt (35% của các bit) của thành viên tốt nhất của quần thể hiện tại.

TẢI MIỄN PHÍ SÁCH Ở ĐÂY