E-Book Content
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Министерство образования и науки РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Технологический институт, г. Таганрог В. М. КУРЕЙЧИК В. В. КУРЕЙЧИК С. И. РОДЗИН Л.А. ГЛАДКОВ ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЭВОЛЮЦИОННЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ Ростов-на-Дону Издательство Южного федерального университета 2010 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» УДК 519.7:004.8 + 004.8.023; 004.81.85 ББК 32.965 К 93 Печатается по решению редакционно-издательского совета Южного федерального университета Рецензенты: первый проректор по учебной работе ТГПИ, доктор технических наук, профессор, Витиска Н.И., зав. кафедрой компьютерных образовательных технологий СПбГУИТМО, доктор технических наук, профессор, Лисицына Л.С. Монография подготовлена и издана в рамках национального проекта «Образование» по «Программе развития федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» на 2007–2010 гг.» К 93 Основы теории эволюционных вычислений: научная монография / В.М. Курейчик, В.В. Курейчик, С.И. Родзин – Ростов н/Д: Изд-во ЮФУ, 2010. − 222 с. Ил. 35. Библиогр.: 61 назв. ISBN 978-5-9275-0799-3 Вычисления − это физический процесс. В природе действуют эволюционные процессы. Поэтому естественно говорить об эволюционных вычислениях, инспирированных природными системами. В книге делается попытка решения фундаментальной проблемы вычислительного интеллекта, связанной с разработкой общей теории эволюционных вычислений, инспирированных природными системами, математических моделей и эффективных форм распределенных алгоритмов эволюционных вычислений, а также изучаются когнитивные возможности композиции эволюционных операторов1. Монография адресована магистрам и аспирантам, изучающим теорию и практику создания интеллектуальных информационных систем и технологий. Книга может быть также полезна специалистам по системному анализу, теоретической информатике, автоматизации проектирования и управления, компьютерному моделированию и вычислительной математике. ISBN 978-5-9275-0799-3 УДК 519.7:004.8 + 004.8.023; 004.81.85 ББК 32.965 © Курейчик В.М. , Курейчик В.В., Родзин С.И., 2010 © Южный федеральный университет, 2010 1 Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ 09-01-00492, 10-01-90017-Бел-а 2 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Содержание Введение............................................................................................. 5 1. Анализ базовых вычислений, моделей инспирированных эволюционных природными системами .................................................................................... 9 1.1. Таксономия эволюционных вычислений ............................. 9 1.2. Модель генетических алгоритмов .................................... 14 1.3. Модель генетического программирования ....................... 19 1.4. Модель эволюционных стратегий..................................... 24 1.5. Модель эволюционного программирования ...................... 27 1.6. Модель роевого интеллекта ............................................... 29 1.7. Квантовая модель ................................................................. 33 1.8. Другие эвристические модели, основанные на природных аналогиях ................................................................ 37 2. Общая теория эволюционных вычислений, инспирированных природными системами ...................... 43 2.1 Гипотезы и закономерности эволюционных вычислений.................................................................................. 43 2.2. Основные положе