We will deal with an n locus model in which mutation and gene conversion are taken into consideration. Also random partitions of the number n determined by chromosomes with n loci should be investigated. The diffusion process describes the time evolution of distributions of the random partitions. In this paper, we find the probability of distribution of the diffusion process with special diffusion operator $L_1$ and we show that the average probability of genes at different loci on one chromosome can be described by the rate of gene frequency of mutation and gene conversion.
This paper has been studied a Adaptive Mutation rate Genetic Algorithm Processor. Genetic Algorithm(GA) has some control parameters such as the probability of bit mutation or the probability of crossover. These value give a priori by the designer There exists a wide variety of values for for control parameters and it is difficult to find the best choice of these values in order to optimize the behavior of a particular GA. We proposed a Adaptive mutation rate GA within a steady-state genetic algorithm in order to provide a self-adapting mutation mechanism. In this paper, the proposed a adaptive mutation rate GAP is implemented on the FPGA board with a APEX EP20K600EBC652-3 devices. The proposed a adaptive mutation rate GAP increased the speed of finding optimal solution by about 10%, and increased probability of finding the optimal solution more than the conventional GAP
A partition X describes that there exists αi kinds of alleles occurring i loci for each i. All genes have multiple alleles, i.e., they exist in more than two allelic forms, although any one diploid organism can carry no more than two alleles. The number of possible genotypes in a multiple allel series depends on the number of alleles. We will deal with an n locus model in which mutation and gene conversion are taken into consideration. In this paper, we firstly find the probability pn(x) of genotype $$p_{n+1}(x)=p_n(x){\sum\limits_{k=1}^{r}}q_{kx}p_n(k)$$ with the rates of mutation and gene conversion. Also we find the probability of genotype without the rates of mutation and gene conversion and we apply this probability to two examples.
진화 프로그래밍은 실수형 최적화 문제에 널리 사용되는 알고리즘으로 돌연변이 연산이 중요한 연산이다. 일반적으로 돌연변이 연산은 확률 분포와 이에 따른 매개변수를 사용하여 변수값을 변화시키는데, 이 때 매개변수 역시 돌연변이 연산의 대상이 됨으로 이를 위한 또 다른 매개변수가 필요하다. 그러나 최적의 매개변수 값은 주어진 문제에 전적으로 의존하기 때문에 매개변수 개수가 많은 경우 매개변수값들에 대한 최적 조합을 찾기 어렵다. 이러한 문제를 부분적으로나마 해결하기 위하여 본 논문에서는 변수의 돌연변이 연산을 위한 매개변수를 자기 적응적 관점에서 이론적으로 추정한 돌연변이 연산을 제안하였다. 제안한 알고리즘에서는 코시 확률 분포의 축척 매개변수를 추정하여 돌연변이 연산에 적용함으로 축척 매개변수에 대한 돌연변이 연산이 필요하지 않다는 장점이 있다. 제안한 알고리즘을 벤치마킹 문제에 적용한 실험 결과를 통해 볼 때, 최적값 측면에서는 제안한 알고리즘의 상대적 우수성은 벤치마킹 문제에 의존하였으나 계산 시간 측면에서는 모든 벤치마킹 문제에 대하여 제안한 알고리즘이 우수하였다.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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제10권2호
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pp.146-151
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2010
This paper proposes a rank-based control method of mutation probability for improving the performances of genetic algorithms (GAs). In order to improve the performances of GAs, GAs should not fall into premature convergence phenomena and should also be able to easily get out of the phenomena when GAs fall into the phenomena without destroying good individuals. For this, it is important to keep diversity of individuals and to keep good individuals. If a method for keeping diversity, however, is not elaborately devised, then good individuals are also destroyed. We should devise a method that keeps diversity of individuals and also keeps good individuals at the same time. To achieve these two objectives, we introduce a rank-based control method of mutation probability in this paper. We set high mutation probabilities to lowly ranked individuals not to fall into premature convergence phenomena by keeping diversity and low mutation probabilities to highly ranked individuals not to destroy good individuals. We experimented our method with typical four function optimization problems in order to measure the performances of our method. It was found from extensive experiments that the proposed rank-based control method could accelerate the GAs considerably.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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제12권1호
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pp.29-35
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2012
This paper introduces an adaptive control method of strong mutation rate and probability for queen-bee genetic algorithms. Although the queen-bee genetic algorithms have shown good performances, it had a critical problem that the strong mutation rate and probability should be selected by a trial and error method empirically. In order to solve this problem, we employed the measure of convergence and used it as a control parameter of those. Experimental results with four function optimization problems showed that our method was similar to or sometimes superior to the best result of empirical selections. This indicates that our method is very useful to practical optimization problems because it does not need time consuming trials.
본 논문에서는 진화프로그래밍에서 레비 확률분포(Levy probability distribution)를 사용한 돌연변이 연산의 유용성을 레비 돌연변이 연산 후의 변수의 평균변화율(mean square displacement) 및 유일성(distinctness) 등을 통하여 분석하였다. 레비 확률분포는 무한의 분산(infinite second moment을 가지는 확률분포로 쪽거리(fractal)와 연계되어 최근 연구가 활발히 진행되고 있는 확률분포이다. 레비 확률분포를 사용한 레비 돌연변이 연산은 변화가 작은 자손(offspring)뿐만 아니라 기존의 정규분포를 사용한 돌연변이 연산에 비하여 상대적으로 변화가 큰 자손을 생성할 수 있다. 이러한 사실에 기초하여 레비 돌연변이 연산은 보다 넓은 탐색 공간을 효율적으로 조사할 수 있음을 평균변화율 및 유일성 등의 조사를 통하여 수학적으로 증명하였다. 이를 통하여 진화 프로그래밍에서 레비 확률분포에 기초한 돌연변이 연산이 정규분포를 사용한 돌연변이 연산보다 다변량 함수의 최적화의 경우 일반적으로 효율적인 연산임을 알 수 있었다.
GA (Genetic Algorithms) are efficient for searching for global optima but may have some problems such as premature convergence, convergence to local extremum and divergence. These phenomena are related to the evolutionary operators. As population diversity converges to low value, the search ability of a GA decreases and premature convergence or converging to local extremum may occur but population diversity converges to high value, then genetic algorithm may diverge. To guarantee that genetic algorithms converge to the global optima, the genetic operators should be chosen properly. In this paper, we analyze the effects of the selection operator, crossover operator, and mutation operator on convergence properties, and propose the sweeping method of mutation probability and elitist propagation rate to maintain the diversity of the GA's population for getting out of the premature convergence. Results of simulation studies verify the feasibility of using these sweeping operators to avoid premature convergence and convergence to local extrema.
In terms of waste load allocation, inequality of waste load discharge must be considered as well as economic aspects such as minimization of waste load abatement. The inequality of waste load discharge between areas was calculated with Gini coefficient and was included as one of the objective functions of the multi-objective waste load allocation. In the past, multi-objective functions were usually weighted and then transformed into a single objective optimization problem. Recently, however, due to the difficulties of applying weighting factors, multi-objective genetic algorithms (GA) that require only one execution for optimization is being developed. This study analyzes multi-objective waste load allocation using NSGA-II-aJG that applies Pareto-dominance theory and it's adaptation of jumping gene. A sensitivity analysis was conducted for the parameters that have significant influence on the solution of multi-objective GA such as population size, crossover probability, mutation probability, length of chromosome, jumping gene probability. Among the five aforementioned parameters, mutation probability turned out to be the most sensitive parameter towards the objective function of minimization of waste load abatement. Spacing and maximum spread are indexes that show the distribution and range of optimum solution, and these two values were the optimum or near optimal values for the selected parameter values to minimize waste load abatement.
Many algorithms to find a minimum cost design of water distribution network (WDN) have been developed during the last decades. Most of them have tried to optimize cost only while satisfying other constraining conditions. For this, a certain degree of simplification is required in their calculation process which inevitably limits the real application of the algorithms, especially, to large networks. In this paper, an optimum design method using the Genetic Algorithms (GA) is developed which is designed to increase the applicability, especially for the real world large WDN. The increased to applicability is due to the inherent characteristics of GA consisting of selection, reproduction, crossover and mutation. Just for illustration, the GA method is applied to find an optimal solution of the New York City water supply tunnel. For the calculation, the parameter of population size and generation number is fixed to 100 and the probability of crossover is 0.7, the probability of mutation is 0.01. The yielded optimal design is found to be superior to the least cost design obtained from the Linear Program method by $4.276 million.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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