تصميم دالة الملاءمة
دالة الملاءمة ليست تفصيلًا في التنفيذ. إنها صياغة المسألة نفسها — وسوء تصميمها هو السبب الأكثر شيوعًا لفشل الخوارزمية الجينية.
كل ما تستطيع رؤيته
لا يرى البحث مسألتك. يرى الرقم الواحد الذي تُرجعه الملاءمة لكل مرشح، ثم يضاعف الانتقاء كل ما يحصل على رقم مرتفع. هذه هي الآلية بأكملها.
كافئ النتيجة
عند تطوير دورة عمل مستشعر، من المغري أن تكافئ «إبقاء الراديو مغلقًا» لأنك تعلم أنه يستهلك البطارية. وستحصل على ذلك بالضبط: راديو مغلق، وبطارية بخير، وبلا بيانات.
توزيع المستشعرات
- 40 موقعًا مرشحًا على 200 خلية شبكية، لكل موقع مجموعة تغطية وكلفة
- المرشح سلسلة من 40 بتّة — البتّة i تساوي 1 إذا استُخدم الموقع i
- الملاءمة الأولى: الخلايا المغطاة. فيختار الفائز كل شيء تقريبًا
- لا شيء في تلك الملاءمة يذكر المال، فلم يهتم البحث به قط
المجاميع الموزونة
اطوِ الأهداف في رقم واحد بأوزان تختارها مسبقًا — بعد إعادة تحجيم كل هدف، وإلا فإن وحداتك هي التي تُقرّر الأوزان بدلًا منك.
جبهة باريتو
- الحل a يهيمن على b حين لا يكون أسوأ في أي موضع ويكون أفضل في موضع ما
- الحلول التي لا يهيمن عليها شيء تُشكّل المجموعة غير المهيمن عليها
- أرجِع انتشارًا من التسويات، ثم اترك الإنسان يختار
- المجموع الموزون لا يبلغ أبدًا الأجزاء المقعّرة من سطح المقايضة
لمحة عن NSGA-II
- الترتيب غير المهيمن عليه — قسّم المجتمع إلى جبهات؛ الرتبة الأدنى تفوز
- مسافة الازدحام — الفاصل عند التعادل داخل الجبهة؛ تفضّل المناطق المتناثرة فتبقى الجبهة منتشرة
- النخبوية بالدمج — اجمع الآباء والأبناء، ثم رتّب، ثم اقتطع
التعامل مع القيود
- العقوبة — اطرح حدًّا ينمو مع الانتهاك؛ فتنجو الجينات غير المجدية
- الرفض — أسوأ ملاءمة ممكنة. بلا نفع حين تكون الحلول المجدية نادرة
- الإصلاح — اجعله مجديًا، ثم قيّمه
- مُشغِّلات حافظة للجدوى — لا يمكن بناء ابن غير صالح
- أبلِغ عن الجدوى على حدة من الملاءمة
التقارب المبكر
تهجين نسختين شبه متطابقتين يُرجع الفرد نفسه، فتبقى الطفرة وحدها للجديد — مشي عشوائي بطيء. ومن الخارج يبدو كتشغيل انتهى.
- أفضل ملاءمة ناقص المتوسط تنهار مبكرًا
- عدد الأنماط الجينية المتمايزة يهبط بحدة
- ترددات الأليلات لكل جين تتشبّع عند 0 أو 1
إبقاء المجتمع متنوعًا
- خفّض ضغط الانتقاء — مسابقات أصغر، أو انتقاء بالرتبة
- ارفع الطفرة، تكيفيًّا حين يهبط مقياس التنوع
- تشارك الملاءمة — يُعاقب الحشد على كونه حشدًا (Goldberg، 1989)
- الاستبدال بالازدحام — يحل الابن محل الأشبه به
- إعادة التشغيل والجزر — احفظ أرشيفًا نخبويًّا، واترك المجتمعات الفرعية تتباعد
الميزانية بالتقييمات
100 فرد على 200 جيل يساوي 20,000 تقييم. وبثانيتين لكل تقييم يزيد ذلك على إحدى عشرة ساعة على نواة واحدة — حساب يُجرى قبل التشغيل لا بعده.
أهم النقاط
- الملاءمة هي صياغة المسألة — اتّهمها أولًا
- كافئ النتيجة، لا السلوك الذي تفترض أنه ينتجها
- المجاميع الموزونة تحتاج إعادة تحجيم؛ وNSGA-II تُرجع جبهة بدلًا من ذلك
- القيود: عقوبة، أو رفض، أو إصلاح، أو مُشغِّلات لا تستطيع كسرها
- راقب التنوع، وقاوم فقدانه قبل أن يتوقف التشغيل عن التحسّن
- التخزين والعينات والتوازي — فالتقييمات هي ما يكلّفك