遗传算法(GA)和遗传规划(GP)是一个有趣的研究领域。

我想知道你使用GA/GP解决的具体问题,以及如果你没有自己的库/框架,你使用了什么库/框架。

问题:

你用GA/GP解决过什么问题? 你使用了哪些库/框架?

我在寻找第一手的经验,所以请不要回答,除非你有。


当前回答

2004年1月,飞利浦新显示技术公司(Philips New Display Technologies)联系了我,他们正在为有史以来第一款商业电子墨水——索尼Librie——制造电子产品。索尼Librie只在日本上市,比亚马逊Kindle和其他电子墨水在美国和欧洲上市早了好几年。

飞利浦的工程师遇到了一个大问题。在产品上市的几个月前,他们在换页面时仍然会出现重影。问题是产生静电场的200个驱动器。每个驱动器都有一个特定的电压,必须设置在0到1000mv之间。但如果你改变其中一个,就会改变一切。

因此,单独优化每个驱动器的电压是不可能的。可能的值组合的数量以数十亿计,一个特殊的相机大约需要1分钟来评估一个组合。工程师们尝试了许多标准的优化技术,但都没有达到预期的效果。

首席工程师联系了我,因为我之前已经向开源社区发布了一个遗传编程库。他问全科医生/全科医生是否会帮忙,以及我是否能参与其中。我这样做了,在大约一个月的时间里,我们一起工作,我在合成数据上编写和调整GA库,他则将其集成到他们的系统中。然后,有一个周末,他们让它和真人一起直播。

接下来的周一,我收到了他和他们的硬件设计师发来的溢美之词,说没人会相信GA发现的惊人结果。就是这样。同年晚些时候,该产品上市了。

我没有为此得到一分钱,但我有“吹嘘”的权利。他们从一开始就说他们已经超出预算了,所以我在开始工作之前就知道是什么交易。这对于气体的应用是一个很好的例子。:)

其他回答

我是一个研究使用进化计算(EC)来自动修复现有程序中的错误的团队的成员。我们已经在现实世界的软件项目中成功地修复了一些真实的错误(参见本项目的主页)。

这种EC修复技术有两种应用。

The first (code and reproduction information available through the project page) evolves the abstract syntax trees parsed from existing C programs and is implemented in Ocaml using our own custom EC engine. The second (code and reproduction information available through the project page), my personal contribution to the project, evolves the x86 assembly or Java byte code compiled from programs written in a number of programming languages. This application is implemented in Clojure and also uses its own custom built EC engine.

进化计算的一个优点是技术的简单性,使得编写自己的自定义实现不太困难。有关遗传规划的一个很好的免费的介绍性文本,请参阅遗传规划的现场指南。

我做了一些生活在这个小世界里的小动物。他们有一个神经网络大脑,从世界上接收一些输入,输出是其他行动的运动矢量。他们的大脑就是基因。

该项目从随机的动物群体开始,它们的大脑是随机的。输入和输出神经元是静止的,但中间的神经元不是。

环境中有食物和危险。食物可以增加能量,当你有足够的能量时,你就可以交配了。危险会降低能量,如果能量为0,他们就会死亡。

最终,这些生物进化到可以在世界各地移动,寻找食物和躲避危险。

于是我决定做一个小实验。我给这个生物的大脑一个输出神经元叫做“嘴”,一个输入神经元叫做“耳朵”。重新开始,惊讶地发现它们进化到最大化空间,每个生物都呆在各自的部分(食物是随机放置的)。他们学会了相互合作,不妨碍彼此。凡事总有例外。

然后我尝试了一些有趣的事情。死去的生物将成为食物。猜猜发生了什么事!进化出了两种生物,一种是成群攻击,另一种是高度回避。

那么这里的教训是什么呢?沟通意味着合作。一旦你引入了一个元素,即伤害他人意味着你获得了一些东西,那么合作就会被破坏。

我想知道这对自由市场和资本主义体系有何影响。我的意思是,如果企业可以伤害他们的竞争并侥幸逃脱,那么很明显,他们会尽其所能来伤害竞争。

编辑:

我用c++写的,没有使用框架。我自己写了神经网络和GA代码。埃里克,谢谢你这么说。人们通常不相信GA的力量(尽管其局限性很明显),直到他们玩过它。GA很简单,但不过分简单化。

对于怀疑者来说,神经网络已经被证明能够模拟任何功能,只要它们有不止一层。遗传算法是一种非常简单的方法,可以在解空间中找到局部和全局最小值。将遗传算法与神经网络结合起来,你就有了一个很好的方法来寻找函数,为一般问题找到近似解。因为我们使用的是神经网络,所以我们是针对某些输入优化函数,而不是像其他人使用遗传算法那样对某个函数的某些输入进行优化

下面是生存示例的演示代码:http://www.mempko.com/darcs/neural/demos/eaters/ 建立产品说明:

安装darcs, libboost, liballegro, gcc, cmake, make Darcs克隆——懒惰http://www.mempko.com/darcs/neural/ cd神经 cmake。 使 cd演示/吃 吃。/

这是一段时间以前的事了,但我滚动了一个GA来进化实际上是图像处理内核的东西,以从哈勃太空望远镜(HST)图像中去除宇宙射线痕迹。标准的方法是用哈勃望远镜进行多次曝光,只保留所有图像中相同的东西。由于HST时间是如此宝贵,我是一个天文学爱好者,最近参加了进化计算大会,我考虑使用GA来清理单次曝光。

这些个体以树的形式存在,以3x3像素的区域作为输入,执行一些计算,并决定是否以及如何修改中心像素。通过将输出图像与用传统方法(即叠加曝光)清理的图像进行比较来判断适合度。

这实际上是可行的,但还不足以让我们放弃原来的方法。如果我的论文没有时间限制,我可能已经扩展了算法可用的遗传部分。我很确定我可以大大提高它。

使用的库:如果我没记错的话,用于天文图像数据处理和I/O的IRAF和cfitsio。

几周前,我提出了一个关于SO的解决方案,使用遗传算法来解决图布局的问题。这是一个约束优化问题的例子。

同样在机器学习领域,我用c/c++从头开始实现了一个基于ga的分类规则框架。 我还在一个示例项目中使用了GA来训练人工神经网络(ANN),而不是使用著名的反向传播算法。

此外,作为我研究生研究的一部分,我已经使用GA来训练隐马尔可夫模型,作为基于em的Baum-Welch算法的额外方法(还是在c/c++中)。

我为我的公司在1992年为货运业开发的3D激光表面轮廓系统开发了一个家庭酿造GA。 该系统依赖于三维三角测量,并使用了定制的激光线扫描仪,512x512相机(具有定制的捕获hw)。相机和激光之间的距离永远不会是精确的,相机的焦点也不会在你期望的256,256的位置找到!

尝试使用标准几何和模拟退火式方程求解来计算校准参数是一场噩梦。

遗传算法在一个晚上就完成了,我创建了一个校准立方体来测试它。我知道立方体的精度很高,因此我的想法是,我的遗传算法可以为每个扫描单元进化一组自定义三角测量参数,以克服生产变化。

这招很管用。退一步说,我简直目瞪口呆!在大约10代的时间里,我的“虚拟”立方体(由原始扫描生成并根据校准参数重新创建)实际上看起来像一个立方体!经过大约50代之后,我得到了我需要的校准。