Cap IX

,QWHOLJHQFLD$UWLILFLDOH
,QJHQLHUtDGHO&RQRFLPLHQWR
,$&OiVLFD
³1XHYRV´HQIRTXHVGHOD,$
$JHQWHV,QWHOLJHQWHV
$SUHQGL]DMH
/yJLFDV PXOWLYDOXDGDV
&RPSXWDFLyQHYROXWLYD
,QWURGXFFLyQ
'HILQLFLRQHV
2SHUDFLRQHV
(VTXHPDGHSURFHVDPLHQWR
$SOLFDFLRQHV
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,QWURGXFFLyQ,
2EMHWLYRSULQFLSDOHQXQFLDGRV 7DUHD
%XVFDUHOHVWDGRHQHOTXHXQDIXQFLyQWRPDXQYDORUH[WUHPR
'HILQLFLyQPDWHPiWLFD
3UREOHPDVGH RSWPL]DFLyQ
'HWHUPLQDUODVROXFLyQDXQSUREOHPDGHE~VTXHGDHQORVTXH
H[LVWHXQDKHXUtVWLFD
'HILQLFLyQGHOD,$
&ODVLILFDFLyQGHWpFQLFDVGHE~VTXHGD
7pFQLFDVEDVDGDVHQHOFiOFXOR
$OJRULWPREDVDGRVHQFiOFXOR1HZWRQ )LERQQDFFL
‡ &RQGLFLRQHVPDWHPiWLFDVIXHUWHV5HVROXFLyQGHHFXDFLRQHVQR
OLQHDOHV'LULJLGDVSRUHOJUDGLHQWH
± )XQFLRQHVPDWHPiWLFDVFRQXQEXHQFRPSRUWDPLHQWR
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,QWURGXFFLyQ\,,
&ODVLILFDFLyQGHWpFQLFDVGHE~VTXHGD
7pFQLFDVHQXPHUDWLYDV$OJRULWPRVGHE~VTXHGDFOiVLFD
5HDOL]DOD EXVTXHGD GHVGHXQHVWDGRHQFDGDLQVWDQWH
$OJRULWPRVGHH[SORUDFLyQGHJUDIRV3URJUDPDFLyQGLQiPLFD
‡ 6HGLIHUHQFLDQHQOD³XWLOL]DFLyQGHKHXUtVWLFDV´GHILQLFLyQGH OD
IXQFLyQGHHYDOXDFLyQ
5HTXLHUHQPXFKRFiOFXOR\UHTXHULPLHQWRVGHPHPRULD
7pFQLFDVDOHDWRULDVGHE~VTXHGDJXLDGD7pFQLFDVHYROXWLYDV
)XQFLRQDPLHQWRDOHDWRULR
8WLOL]DQLQIRUPDFLyQ¢&XDOHVHOPHMRULQGLYLGXR"
3ULQFLSLRVGHHYROXFLyQELROyJLFRV$OJRULWPRVJHQpWLFRV
‡ &RQFHSWRV*HQ&URPRVRPD3REODFLRQHV2SHUDFLRQHV
5HSURGXFFLyQ&UXFHPXWDFLyQ
8WLOLGDG*UDQGHVHVSDFLRVGHE~VTXHGD
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'HILQLFLRQHV
8QDOJRULWPRJHQpWLFR HPXODWHRUtDVHYROXWLYDV
ELROyJLFDVSDUDUHVROYHUSUREOHPDVGHRSWLPL]DFLyQ
$OJRULWPRJHQpWLFR
&RQMXQWR3REODFLyQGHLQGLYLGXRV&URPRVRPDV
)RUPDGRVSRU*HQHV%LWV
2SHUDGRUHVFRQLQVSLUDFLyQELROyJLFD6LJXHHOSULQFLSLRGH
'DUZLQ³(ORULJHQGHODVHVSHFLHVEDVDGDHQODVHOHFFLyQ
QDWXDO´HQODTXHODHYROXFLyQ
&UXFHVHQWUHLQGLYLGXRVFRQLQIRUPDFLyQJHQpWLFDFRPELQDGD
‡ &URVVRYHU
([LVWHQPXWDFLRQHV0XWDWLRQ
/DVHVSHFLHVPiVDGDSWDGDVDGHFXDGDVR ILWQHVVWLHQHQPiV
SUREDELOLGDGHVGHGHVDUUROODUVH
‡ 6HVLJXHQGLYHUVDVHVWUDWHJLDVSDUDHOFUHFLPLHQWRPXHUWH
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2SHUDFLRQHV,
&URPRVRPD
&DGHQDGHELWVTXHUHSUHVHQWDXQHVWDGR
&UXFHGHFURPRVRPDV
6HVHOHFFLRQDQPHGLDQWHXQFULWHULRGHDGHFXDFLyQ
6HGHILQHGHIRUPDDOHDWRULDXQSXQWRGHFUXFH
6HJHQHUDQGRVQXHYRVKLMRV
Punto de cruce
Padres
Hijos
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2SHUDFLRQHV,,
0XWDFLyQVREUHORVGHVFHQGLHQWHV
6HGHILQHODSUREDELOLGDGGHTXHXQJHQVXIUDXQFDPELR
0XWDFLyQ
7UDVUHDOL]DU XQ SURFHVRGHJHQHUDFLyQPXWDFLyQVH
GHILQHFXiOYDDVHUODQXHYDSREODFLyQ2SFLRQHV
6HHOLPLQDQORVDQWLJXRV\VHPDQWLHQHQORVQXHYRV
6HPDQWLHQHQORVPiVDGHFXDGRV
6HPDQWLHQHQWRGRV
)DOWDSRUGHWHUPLQDU XQ FULWHULRV
6HOHFFLyQ\ILQDOL]DFLyQ
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3
2SHUDFLRQHV\,,,
/RVFURPRVRPDVVRQVHOHFFLRQDGRVGHDFXHUGRFRQVX
PpULWRR³ILWQHVV´
6HUHDOL]DXQVRUWHRHQHOTXHWLHQHQPiVSUREDELOLGDGORVTXH
GLVSRQHQGHPD\RUPpULWR
int select(double sum_fitness){
int i
double r, parsum;
r = (double) (rand() % (int)sum_fitness);
for (i=0;i <POPULATION_SIZE,parsum <= r;i++)
parsum+=pool[i].fitness;
return (--i);
}
3 (FK2 )< 3 (FK3 ) < 3 (FK5 ) < 3 (FK1 )< 3 (FK4 )
I (FK1 )
I (FK2 )
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I (FK3 )
I (FK4 )
I (FK5 )
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(VTXHPDGHIXQFLRQDPLHQWR,
$OJRULWPRJHQpWLFREiVLFR
Procedimiento genético
Å
Generar estructura para almacenar la población
POBLACION Generar_población_inicial(random)
Evaluar_población(POBLACION)
While NOT DONE
begin
elegidos round_select(POBLACION)
NUEVA_POBLACION cruces(elegidos)
Mutación(NUEVA_POBLACION)
POBLACION regenerar_poblacion
(NUEVA_POBLACION, POBLACION)
DONE final(POBLACION)
Å
Å
Å
Å
end
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(VTXHPDGHIXQFLRQDPLHQWR,,
&RQGLFLyQGHILQDOL]DFLyQ
&RQYHUJHQFLDGHXQJHQ
6HGLFHTXHXQJHQFRQYHUJHFXDQGRHQWRGRV³ODPD\RUSDUWH´
WRPDHOPLVPRYDORU
&RQYHUJHQFLDGHXQDSREODFLyQ
&XDQGRWRGRVORVJHQHVGHOFURPRVRPDFRQYHUJHQ
0HGLGDVGHFRQYHUJHQFLD
7HVW VREUHORVELWV
9DULDFLyQHQHO³PpULWR´PHGLRHQWUHGRVJHQHUDFLRQHVQXOD
'HILQLFLyQGHODIXQFLyQGHPpULWR
'HEHGHWHQHUPi[LPRDEVROXWRHQHOHVWDGRySWLPR
,GHDO
5HJXODUVXDYH
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(VTXHPDGHIXQFLRQDPLHQWR\
,,,
(VTXHPDV
3DWUyQGHYDORUHVGHJHQUHSUHVHQWDGRFRQXQDFDGHQDGH
FDUDFWHUHV(VTXpPDWDORVYDORUHV^`
6HPHMDQWHDXQSDWUyQPDVFDUDGHELWV
‡ (MHPSOR³´´´´´´´
2UGHQGHXQHVTXHPD1~PHURGHVtPERORVGLVWLQWRVD
‡ (MHPSOR
/RQJLWXG'LVWDQFLDHQWUHORVVtPERORVGLVWLQWRVDPiVH[WHUQRV
‡ (MHPSOR
6HGLFHTXHXQFURPRVRPDFRQWLHQHXQHVTXHPDVLVHLGHQWLILFD
FRQVX HVTXpPDWD
7HRUHPDGHHVTXHPDV+ROODQGSURSRUFLRQDXQD
LQWHUSUHWDFLyQGHODSRWHQFLDGHORV*$
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7HRUHPDGHORVHVTXHPDV
,QWHUSUHWDFLyQ
(OQ~PHURGHLQWHQWRVUHSURGXFWLYRVTXHVHLQFOX\HQHQXQD
UHSURGXFFLyQHVPD\RUFXDQWRPD\RUPpULWRWLHQHQ
6HVXSRQHTXHORVTXHWLHQHQXQPD\RUPpULWRFRQWLHQHQXQ
PHMRU³HVTXHPDWD´
3DVDUPHMRUHV³HVTXHPDWDV´DODVLJXLHQWHJHQHUDFLyQ
LQFUHPHQWDODSUREDELOLGDGGHREWHQHUPHMRUHVVROXFLRQHV
5HVXOWDGRGHOWHRUHPD
/DIRUPDySWLPDGHH[SORUDUHVUHVHUYDULQWHQWRVUHSURGXFWLYRVD
ORVLQGLYLGXRVTXHWLHQHQXQPD\RUPpULWRUHODWLYRDOUHVWR
/RVEXHQRV³HVTXpPDWDV´UHFLEHQXQPD\RUQ~PHURGHLQWHQWRV
UHSURGXFWLYRVHQODVVXFHVLYDVJHQHUDFLRQHV
&DGDFURPRVRPDVLJXHYDULRVHVTXHPDV
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3DUiPHWURV,
3UREDELOLGDGGHFUXFH
'HWHUPLQDODSUREDELOLGDGGHTXHGDGRVGRVFURPRVRPDVpVWRV
VHDQFUX]DGRV
(VDOWDHQJHQHUDOFRQREMHWRGHJHQHUDUFDPELRVHQODSREODFLyQ
3UREDELOLGDGGHPXWDFLyQ
3UREDELOLGDGGHTXHXQJHQVHDFDPELDGR3HUPLWHH[SUHVDU
FDPELRV³HVSRQWiQHRV´\DVtHVFDSDUGHOGHWHUPLQLVPR
UHSURGXFWLYR3HUPLWHHVFDSDUGHORVPtQLPRVORFDOHV
(VEDMD6LWLHQHXQYDORUDOWRSXHGHKDFHULPSUHYLVLEOHHODOJRULWPR
\KDFHULQYLDEOHODFRQYHUJHQFLD
(YROXFLyQJHQHUDFLRQDO
*DS *HQHUDFLRQDO
‡ 3URSRUFLyQGHLQGLYLGXRV UHHPSOH]DGRV
‡ 9DORU5HHPSOD]RWRWDO
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3DUiPHWURV\,,
(OLWLVPR
6HXWLOL]DHOLWLVPRSDUDTXHORVPHMRUHVFURPRVRPDVGHOD
JHQHUDFLyQDQWHULRUSDVHQDODVLJXLHQWHGLUHFWDPHQWH
(QHOH[WUHPRGHOHOLWLVPRDSDUHFHHO³UHHPSOD]RGHHVWDGR
HVWDFLRQDULR´
‡ 6yORXQRVSRFRVLQGLYLGXRVVRQFUX]DGRV
‡ 5HSUHVHQWDODHYROXFLyQGHHVSHFLHVGHYLGDSURORQJDGD
(QODSUiFWLFDXQHOLWLVPRFRQXQ JDS JHQHUDFLRQDOGH DSUR[ SURSRUFLRQDEXHQRVUHVXOWDGRV
‡ 6HWUDWDGHPDQWHQHUORVPHMRUHVFURPRVRPDVDORODUJRGH
YDULDVJHQHUDFLRQHV
([LVWHQRWUDVRSHUDFLRQHV
*HQHV HSLVWDWLFRV*HQHVTXHLQKLEHQDRWURV
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$SOLFDFLRQHV,
2SWLPL]DFLyQQXPpULFD
+DOODUPi[LPRVPtQLPRVGHIXQFLRQHV
3URFHVDPLHQWRGHLPiJHQHV
$OLQHDPLHQWRGHLPiJHQHV(QWRPDVGHVDWpOLWHHQGLIHUHQWHV
WLHPSRVHQFRQWUDUHOSURFHGLPLHQWRSDUDTXHXQDLPDJHQ
DQWHULRUVHSXHGDWUDQVIRUPDUHQRWUD
$SOLFDFLRQHVHQFULPLQRORJtDPHWHRURORJtD
2SWLPL]DFLyQFRPELQDWRULD
3UREOHPDGHOYLDMDQWH
'HWHUPLQDUHOPi[LPRGHREMHWRVTXHFDEHQHQXQUHFLQWR
&LUFXLWRV9/6,
$SUHQGL]DMHDXWRPiWLFR
'HILQLFLyQGHUHJODVGHFRQRFLPLHQWR
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$SOLFDFLRQHV,,
(MHPSOR
6HDODIXQFLyQ
4.5
4
I ([ ) = [ + VLQ(32 [ ) 0 ≤ [ ≤ π3.5
2EWHQHUHOYDORUSDUDHO 3
TXHVHSURGXFHXQ
2.5
Pi[LPR
2
'HILQLFLyQGHOHVWDGR
1.5
1žELQDULRTXH
1
UHSUHVHQWDXQD
0.5
GLVFUHWL]DFLyQ GHOYDORU
0
GH[
0
1žGHELWVGHILQHHO
HUURUGH GLVFUHWL]DFLyQ
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0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
Computación evolutiva
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$SOLFDFLRQHV,,,
/yQJLWXG GHOFURPRVRPD
/=
1
π 
log 
log 2  ∆[ 
4.2
4
$SDUHFHHOFRQFHSWRGH
HVTXHPD
/RV³HVTXpPDWDV´HQORV
Pi[LPRV
3.8
3.6
3.4
3.2
3
2.8
2.85
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2.9
Computación evolutiva
2.95
3
3.05
3.1
3.15
3.2
3.25
16
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8
$SOLFDFLRQHV,9
3UREOHPDGHOYLDMDQWH
&RQHOLWLVPRJHQHUDFLRQHV
6LQHOLWLVPRJHQHUDFLRQHV
+D\SpUGLGDGHORVPHMRUHVFURPRVRPDVGHELGRDODH[FHVLYDUHQRYDFLyQ
JHQHUDFLRQDO
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$SOLFDFLRQHV\9
(IHFWRGHODSREODFLyQ
5HGXFLGDDODPLWDGJHQHUDFLRQHVPiV6HGLVSRQHGHXQD
SREODFLyQPHQRUSRUORTXHHVQHFHVDULRXQPD\RUWLHPSRGHHYROXFLyQ
0XWDFLyQH[FHVLYD
/DFRQYHUJHQFLDJHQpWLFDVHGLILFXOWDGHELGRDORVHIHFWRVDOHDWRULRV
H[FHVLYRVGHODSHUWXUEDFLyQHVSRQWiQHD
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