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发信人: China_Heart (崛龙祝你新年好)，原信区: ustcbbs
标 题: 一种最优化算法(请行家指正)．（一）
发信站: 中国科大BBS站 (Mon, 30 Dec 1996 14:52:10)，站内信件
这学期，９３１０的最优化课中举行了一场激烈生动的论文答辨，模拟自然的进化算
法反响很大，是争论的焦点之一。现将有关此算法的一篇文章转贴于此，欢迎各位老
师，同学不吝赐教。
达尔文进化论与模拟自然进化之最优化算法
DARWINIAN EVOLUTIONARY THEORY & SIMULATION EVOLUTIONARY ALGORITHMS
中国科技大学自动化系 金文龙
[ABSTRACT]
In this short paper,three main topics are included:
1.Darwinian Evolutionary Theory,disgussed esp. whth the eye of
engineering.
2.Simulation Evolutionary Optimization Algorithms:Enegetic
Algorithms,Evolutionary Strategies,and Evolutionary Programming.
3.An example solved by Enegetic Algorithm in Matlab Langurage.
[KEYWORDS]
达尔文进化论(Darwinian Evolutionary Theory)
模拟进化(Simulation Evolution)
基因算法(Enegetic Algorithm)
进化策略(Evolutionary Strategies)
进化程序算法(Evolutionary Programming)
模拟进化最优化(Simulated Evolutionary Optimization)
一.达尔文进化论
§1.传统的达尔文进化论
生物区别于非生物，就在于其是热力学动态的，处于持续的动态发展过程中。同时，
外界环境也是千变万化的，要使一个种系，群体或生物个体能不断适应当前环境，他们就
必须具有维持其结构为非平衡耗散结构的能力。那生物是怎样获得这种能力的呢？
达尔文进化论回答了这个问题。生物学上是这样描述达尔文进化论的：
⑴世界是进化的，而不是静止的。
⑵生物进化是逐渐和连续的，其中不存在不连续的变异或突变。
⑶生物之间都有一定的亲缘关系。
⑷自然选择是变异的最重要途径，有差异的生殖能力是选择的重要因素。
自然选择是达尔文进化论的核心，近代生物学家对其概念，给予了更为充分的讨论，
具有代表性的如E.Mayr认为自然选择是“不同基因型的有差异的延续”，“自然选择是一
个统计学现象，它只是意味着较好的基因型有‘较好’的延续的机会”。
§2.从工程学角度进一步讨论达尔文进化论
当人们已经习惯于在电视节目中观赏动植物时，若偶尔接触一下自然，就会为其和谐
及生物的高度自律性而震撼。而这种和谐或者说高度稳定性(robust)正是工程师们梦寐以
求的。于是，在众人普遍致力于用经典优化方法校正，优化系统时，人们想到了自然，想
到了自然界的优化进程－进化。
为了很好的利用这些，在许多人的努力下，终于从工程学的角度重新给达尔文进化论
以诠释。其显著特点有以下几条：
⑴进化不是一种力量，而是一种过程。
⑵与进化过程紧密联系的是学习，它和进化过程本身都差别甚微。学习都是通过实验
到出错这一随机形式进行的。总的来说，自然界有三种学习模式：
①种系学习，是通过整个种系不断积累已学得的行为。
②群体学习，是指一个群体不断积累文化的过程。
③个体学习，指一个个体在一生中不断积累合适行为。
三个层次的学习的最小改变单位分别是：一个基因对，一个共享的社会经验和神经
激素的刺激。
⑶达尔文进化论是一个最优化算法。
⑷自然的生物繁殖是一种近似的复制，但复制错误是不可避免的，而生存空间的有限
性决定了进化优化的必然性。
⑸达尔文进化论有五个因素：
①有界的生存空间。
②最终将越出生存空间范围的自然群体。
③热动力学决定的不可避免的复制错误。
④各种变异体之间的空间竞争。
⑤排除那些适应能力差的变异。
⑹达尔文进化论算法并不是一个有事先目的指导的自觉过程。
⑺选择仅作用于过量的群体中最不合适的行为。
⑻当前环境下行为适应性差异是竞争选择的唯一衡量标准。
⑼提高优化速度和群体适应性的自然进化机制有三种：
①基因代码的进化。
②个体行为的进化。
③生物体各组织结构的进化。
④错误修复或忽略基因的进化。
⑽由于pleiotropy(同一基因同时影响几种特性)和polygeny(同一特性由几个基因决
定)的同时存在，所以所有复杂系统的进化都是连续的。
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※ 来源: 中国科大BBS站 [bbs.ustc.edu.cn]
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