ML 101
M13 · L02
الوحدة 13

حلقة الخوارزمية الجينية

أربعة قرارات تصير ستة معاملات ملموسة. الترميز، والانتقاء، والتهجين، والطفرة، والاحتفاظ بالنخبة، والاستبدال — والمقبض الواحد الذي تحركه كلها.

01 / 13
ML 101
M13 · L02
الحلقة

خمس خطوات مُعادة

  • هيّئ مجتمعًا عشوائيًا
  • قيّم كل مرشح — وهنا الكلفة كلها
  • انتقِ الآباء، وهجّنهم، وطفّر الأبناء
  • استبدل لتشكيل المجتمع التالي
  • أعِد أفضل مرشح رأيته على الإطلاق
تفاعلي: شغّل هذه الحلقة جيلًا واحدًا في كل مرة — مُولَّد بالذكاء الاصطناعي، بالإنجليزية
02 / 13
ML 101
M13 · L02
التمثيل

أربع طرق لكتابة مرشح

  • سلسلة بتات — مفاتيح، أو عدد مفكوك
  • متجه حقيقي — عدد عشري لكل معامل
  • تبديلة — ترتيب، كل عنصر مرة واحدة
  • شجرة — تعبير أو برنامج

الاختبار: هل يُنتج تهجينه الطبيعي مرشحين صحيحين؟

03 / 13
ML 101
M13 · L02
الترميز الثنائي

من بتات إلى عدد محدود

يقرأ المجموع بتات L عددًا صحيحًا؛ ويعيد الكسر تحجيمه على مجالك. والمأخذ هو الاستبانة — بتات L تعبّر عن هذا العدد من القيم ولا أكثر.

فك ترميز L بت
x = x_{\min} + \frac{x_{\max} - x_{\min}}{2^{L} - 1} \sum_{i=0}^{L-1} b_i \, 2^{i}
04 / 13
ML 101
M13 · L02
الانتقاء

ثلاث طرق لاختيار الآباء

  • المباريات — k عشوائيًا، والأفضل يفوز؛ وk هو المقبض
  • الروليت — قطاع لكل ملاءمة؛ حسّاس للمقياس
  • الرتبة — افرز، ثم تجاهل القيم الخام

المباريات تحتاج مقارنات فقط: بلا مجاميع ولا فرز.

05 / 13
ML 101
M13 · L02
بيكر، 1985

الضغط كرقم واحد

الرتبة 1 هي أفضل مرشح. عند s = 1 يحصل الجميع على 1/N ولا ضغط إطلاقًا؛ وعند s = 2 يحصل الأفضل على ضعف النصيب المتوسط ولا يحصل الأسوأ على شيء.

الانتقاء الخطي بالرتبة
p_i = \frac{1}{N}\left( s - 2(s-1)\,\frac{i-1}{N-1} \right)
06 / 13
ML 101
M13 · L02
التهجين

قطع، أو لصق، أو رمي عملة

التهجين أحادي النقطة وثنائي النقطة يُبقيان الجينات المتجاورة معًا، فيبدأ موضع كتابة المعامل على السلسلة في إحداث فرق. والتهجين المنتظم بلا تحيّز موضعي — وبلا حماية لأي كتلة كذلك.

معدل التهجين
0.6 إلى 0.9 نقطة بداية شائعة؛ وإلا فيمر الأبوان كما هما
07 / 13
ML 101
M13 · L02
التباديل

حين يكسر القطعُ الحل

ألصق مسارين وستحصل على جولة تزور الموقع 3 مرتين ولا تزور الموقع 7 أبدًا. تهجين الترتيب ينسخ قطعة من A، ثم يملأ الفراغات بترتيب B.

A = 1 2 3 4 5 6 7 8  ·  B = 3 7 5 1 6 8 2 4
أبقِ 4 5 6 من A ← الابن 1 8 2 4 5 6 3 7
08 / 13
ML 101
M13 · L02
الطفرة

المصدر الوحيد للمادة الجديدة

التهجين يخلط ما يحمله المجتمع أصلًا. قلب بت، أو خطوة غاوسية، أو تبديل — ومعدل يساوي مقلوب طول السلسلة يجعل التغيير المتوقع بتًا واحدًا لكل ابن.

القلبات المتوقعة لكل ابن
\mathbb{E}[\text{flips}] = L \, p_m
09 / 13
ML 101
M13 · L02
الاحتفاظ بالنخبة

فقدان الأفضل خلل

  • الانتقاء عشوائي: قد لا يُختار الأفضل
  • التنويع مُدمّر: وإن اختير فسيتغير
  • فأفضل ملاءمة في المجتمع يمكن أن تنخفض
  • الحل: انسخ أفضل e مرشحين دون تغيير
  • واحتفظ بنسخة الأفضل على الإطلاق خارج المجتمع
10 / 13
ML 101
M13 · L02
الاستبدال

كله مرة واحدة، أو واحدًا واحدًا

الاستبدال الجيلي يبدّل المجتمع كله — بسيط ومتوازٍ بسهولة، وهو الأكثر احتياجًا للنخبة. والمستقر يُدخل ابنًا في كل مرة، فيُعاد استخدام الجين الجيد فورًا.

جيلي
N ابنًا
مستقر
1 أو 2
11 / 13
ML 101
اختبار سريع

تحقّق ممّا ثبت

أربعة أسئلة من هذا الدرس. أجب لترى السبب — يظهر الشرح سواء أصبتَ أم أخطأت. ولا شيء يُسجَّل أو يُحفَظ.

السؤال 1 من 0
النتيجة 0/0

12 / 13
ML 101
ملخص
المقبض

ستة إعدادات، مقايضة واحدة

استكشف بمجتمع N أكبر، وk أصغر، وطفرة أكثر، ونُخب أقل. واستغلّ بالعكس. ارسم التنوع بجانب الملاءمة، وتذكّر أن N في عدد الأجيال هو الفاتورة.

الدرس التالي
تصميم دالة الملاءمة ←
كل الدروس اقرأ المقالة
13 / 13