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Dipl. biol. Semjon Krolzik: Genetische Algorithmen


1. Genetische Algorithmen

1.1 Was sind genetische Algorithmen?

In der Künstlichen Intelligenz versucht man komplexe Strukturen nachzubilden, indem man diese möglichst genau in ihrer Komplexität modelliert. Dieser Lösungsansatz wird als top-down bezeichnet, da von der komplexen Struktur ausgehend bis ins Detail gearbeitet wird.
Im Gegensatz dazu versucht man mittels Genetischer Algorithmen von einfachen Strukturen ausgehend zu komplexen zu gelangen. Es werden einfache Strukturen modelliert, diese werden nach gewissen Regeln immer wieder verändert und entwickeln sich dadurch zu komplexen Gebilden. Diese Methode wird als bottom-up bezeichnet. Die theoretischen Grundlagen und die Idee dazu sind der biologischen Evolution entlehnt.

Bereits in den 50er Jahren gab es erste Überlegungen zu genetischen Algorithmen. Allerdings ging man damals davon aus, daß die treibende Kraft der Evolution die Mutation sei. Die Versuche Genetische Algorithmen zu entwickeln scheiterten.
John H. Holland ist es zu verdanken, daß in den 60er Jahren die Genetischen Algorithmen doch noch funktionierten. Er erkannte die (in der Biologie bereits bekannte!) Bedeutung der genetischen Rekombination. Dabei werden genetische Informationen unterschiedlichen Ursprungs ausgetauscht. In der biologischen Evolution spielt die pfeil.gif (111 Byte) Rekombination tatsächlich eine weitaus wichtigere Rolle als die Mutation.

1962-1965 erarbeitete John H. Holland mit seinen Studenten den Genetischen Algorithmus. 1971 legte er dann seine PhD-Thesis mit dem Titel "Artifical genetic adaptation in computer control systems" vor. Ausführlicher und für eine breitere wissenschaftliche Öffentlichkeit veröffentlichte er seine Theorie 1975 unter dem Titel "Adaption in Natural and Aritifical Systems". Interessant ist, daß Holland sein Modell damals nicht auf einem Computer überprüfte (die Implementation auf Computern wird auch als Genetische Programmierung bezeichnet). Allerdings implementierten seine Studenten Genetische Algorithmen auf dem Universitätsrechner.

 

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Stand der letzten Aktualisierung: 8. Januar 2000
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