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

我开发了一个基于多线程摆动的模拟机器人导航通过一组随机网格地形的食物源和矿山,并开发了一个基于遗传算法的策略,探索机器人行为的优化和机器人染色体的适者生存基因。这是使用每个迭代周期的图表和映射来完成的。

从那以后,我发展了更多的游戏行为。我最近为自己构建的一个示例应用程序是一个遗传算法,用于解决在英国寻找路线时的旅行销售人员问题,考虑到起始和目标状态,以及一个/多个连接点,延误,取消,建筑工程,高峰时间,公共罢工,考虑最快和最便宜的路线。然后为某一天的路线提供一个平衡的建议。

一般来说,我的策略是使用基于POJO的基因表示,然后为选择、突变、交叉策略和标准点应用特定的接口实现。我的适应度函数就会变得非常复杂,这是基于我需要作为启发式测量应用的策略和标准。

我还研究了将遗传算法应用于代码中的自动化测试,使用系统突变周期,其中算法理解逻辑,并尝试确定带有代码修复建议的错误报告。基本上,这是一种优化我的代码并提供改进建议的方法,以及一种自动发现新编程代码的方法。我还尝试将遗传算法应用于音乐制作和其他应用。

一般来说,我发现进化策略就像大多数元启发式/全局优化策略一样,一开始学习很慢,但随着解决方案越来越接近目标状态,只要你的适应度函数和启发式很好地对齐,在你的搜索空间内产生收敛,它们就会开始学习。

其他回答

当你打算粉刷你的房子时,通常很难得到一个确切的颜色组合。通常,你脑海中有一些颜色,但它不是其中一种颜色,供应商向你展示。

昨天,我的GA研究员教授提到了一个发生在德国的真实故事(对不起,我没有更多的参考资料,是的,如果有人要求我可以找到它)。这个家伙(让我们称他为配色员)曾经挨家挨户地帮助人们找到确切的颜色代码(RGB),这将是客户心目中的衣柜。下面是他的做法:

The color guy used to carry with him a software program which used GA. He used to start with 4 different colors- each coded as a coded Chromosome (whose decoded value would be a RGB value). The consumer picks 1 of the 4 colors (Which is the closest to which he/she has in mind). The program would then assign the maximum fitness to that individual and move onto the next generation using mutation/crossover. The above steps would be repeated till the consumer had found the exact color and then color guy used to tell him the RGB combination!

通过将最大适应度分配给接近消费者想法的颜色,配色员的程序增加了收敛到消费者想法的颜色的机会。我发现它很有趣!

现在我已经得到了一个-1,如果你计划更多的-1,请说明这样做的原因!

我使用遗传算法(以及一些相关技术)来确定风险管理系统的最佳设置,该系统试图阻止淘金者使用偷来的信用卡来购买mmo游戏。该系统将接收数千笔具有“已知”值的交易(欺诈与否),并找出最佳设置组合,以正确识别欺诈交易,而不会产生太多误报。

We had data on several dozen (boolean) characteristics of a transaction, each of which was given a value and totalled up. If the total was higher than a threshold, the transaction was fraud. The GA would create a large number of random sets of values, evaluate them against a corpus of known data, select the ones that scored the best (on both fraud detection and limiting the number of false positives), then cross breed the best few from each generation to produce a new generation of candidates. After a certain number of generations the best scoring set of values was deemed the winner.

创建用于测试的已知数据语料库是该系统的阿喀琉斯之踵。如果你等待退款,你在试图回应欺诈者时就会落后几个月,所以有人必须手动审查大量交易,以建立数据库,而不必等待太长时间。

这最终确定了绝大多数的欺诈行为,但在最容易欺诈的项目上,这一比例无法低于1%(考虑到90%的交易可能是欺诈,这已经相当不错了)。

我用perl完成了所有这些。在一个相当旧的linux机器上运行一次软件需要1-2个小时(20分钟通过WAN链路加载数据,其余时间用于处理)。任何给定代的大小都受到可用RAM的限制。我会一遍又一遍地运行它,稍微改变参数,寻找一个特别好的结果集。

总而言之,它避免了手动调整数十个欺诈指标的相对值所带来的一些失误,并且始终能够提出比我手动创建的更好的解决方案。AFAIK,它仍然在使用(大约3年后我写了它)。

As part of my thesis I wrote a generic java framework for the multi-objective optimisation algorithm mPOEMS (Multiobjective prototype optimization with evolved improvement steps), which is a GA using evolutionary concepts. It is generic in a way that all problem-independent parts have been separated from the problem-dependent parts, and an interface is povided to use the framework with only adding the problem-dependent parts. Thus one who wants to use the algorithm does not have to begin from zero, and it facilitates work a lot.

你可以在这里找到代码。

你可以用这个算法找到的解决方案已经在科学工作中与最先进的算法SPEA-2和NSGA进行了比较,并且已经证明 算法的性能相当,甚至更好,这取决于您用来衡量性能的指标,特别是取决于您正在关注的优化问题。

你可以在这里找到它。

同样,作为我的论文和工作证明的一部分,我将这个框架应用于项目组合管理中的项目选择问题。它是关于选择对公司增加最大价值的项目,支持公司的战略或支持任何其他任意目标。例如,从特定类别中选择一定数量的项目,或最大化项目协同作用,……

我的论文将该框架应用于项目选择问题: http://www.ub.tuwien.ac.at/dipl/2008/AC05038968.pdf

之后,我在一家财富500强公司的投资组合管理部门工作,在那里他们使用了一种商业软件,该软件还将GA应用于项目选择问题/投资组合优化。

更多资源:

框架文档: http://thomaskremmel.com/mpoems/mpoems_in_java_documentation.pdf

mPOEMS演示论文: http://portal.acm.org/citation.cfm?id=1792634.1792653

实际上,只要有一点热情,每个人都可以很容易地将通用框架的代码适应任意的多目标优化问题。

我曾经使用一个GA来优化内存地址的哈希函数。这些地址的页面大小为4K或8K,因此它们在地址的位模式中显示出一定的可预测性(最低有效位全为0;最初的哈希函数是“粗笨的”——它倾向于每第三个哈希桶聚集一次命中。改进后的算法具有近乎完美的分布。

在学校的一次研讨会上,我们开发了一个基于音乐模式生成音乐的应用程序。该程序是在Java中构建的,输出是一个midi文件与歌曲。我们使用不同的GA方法来生成音乐。我认为这个程序可以用来探索新的组合。