遗传算法与易算算法
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| 国际易经网 http://www.iqing.net 2006-5-7 15:08:46 李树菁 [] |
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20240 遗传算法的基础思想是在本世纪50年代初，由于一些生物学家尝试用计算机模拟生物系统演化时而提出的。
遗传算法是模拟生物通过基因的遗传和变异，有效地达到一种稳定的优化状态的繁殖和选择的过程，从而建立的一种简单而又有效的搜索方法。它运用随机而非确定性的规则对一族而非一个点进行全局而非局部地搜索，它仅利用目标函数而不要求其导数或其它附加限制，它虽然在特定问题上效率也许不是最高，但效率远高于传统随机算法，是一种普遍适用于各种问题的有效方法。遗传算法的主要思路有：
国际易经网iqing.net 1、繁殖(reproduction)：繁殖是根据现有各个体的目标函数值，确定其生存概率，模拟生物界的自然选择，劣者淘汰，适者生存。在遗传算法中，我们人为地保持种群包含的个体总数不变。比较优秀的个体(模型)有较大的生存概率，并可能繁衍，比较差的个体(模型)可能会淘汰。这样产生的下一代的个体，一般都具有较大目标函数值，因而有较大的生存概率。
22322 2、交配(crossover)：从种群中随机地选择两两一组的双亲，分别随机地交换部分染色体，各自产生两个新染色体。
3、变异(mutation)：染色体按一定概率(一般很小)可随机地产生变异。
国际易经网iqing.net 遗传算法能够解决的问题不仅限于最优化问题，但无论哪种问题，都要解决两个关键问题：(1)必须能将问题的解答用一组二进制数码表示，即建立解答与二进制数码间的映射(mapping)关系。(2)定义一种对最佳解的定量量度，即适度函数。
国际易经网iqing.net 四、自然DNA“计算机”的“硬件”与软件——象、数
14625 算盘由木框、竹棍、算珠构成，其各类珠算口诀和规则是计算程序。算盘建立了一个珠算空间；易算卦爻，杭辛斋称之为卦材、爻材，相当于易算硬件，《系辞传》所论“八卦成列，象在其中矣”，是八卦空间。《序卦》所论相当于宏观程序。“蓍之德圆而神，卦之德方以智”等有关卦爻功能的论述，相当于基因染色体数的作用。
遗传算法所取法的自然DNA的“硬件”(象)经生物化学家多年进行的DNA结构分析的研究，相当 图1 DNA四种碱基糖环系统及其原子标准指数（暂略）于高分子结构式所表示的原子结构。［6］具体化到DNA，则是双链螺旋结构的形象。DNA的参数有化学边界距离(以旋转角度表示)，边界角(两相邻化学边界间的夹角)，扭力角(DNA螺旋的扭转角度，0～360°)。然而，前二者是常量。只有扭力角是时常变动的变量。遗传算法主要利用扭力角变量。今将遗传算法所取法的象数——碱基结构式及DNA中轴(只表示一个核苷酸单位)扭力角分布等叙述如下：
图1表示DNA四个碱基系统及其原子标准指数，图2（暂略）上部表示基本环，其扭力角为χi，其下表示糖环，其扭力角为P(i)，γn(i)，碱基系统的全过程是自由的，原则上沿单个化学边界“摆动”，就这样与DNA糖环连接起来。意即基本环与糖环沿公共边界而“摆动”。这种摆动可能是在传递信息。沿化学界面在糖环上的内循环扭力角χ在空间上受到制约，因为糖环需要闭合。已发现每一核苷酸单位都有八个主要结构参数：χ，νm，P，α，β，γ，ε，ζ(2)，〖ＪＰ〗这八个参数都限制在一个有限的距离内，原则上，扭力角α，β，γ，ε，ζ(2)及χ位于0～360°之间；δ是中轴和糖环的一部分，这里把δ叫做ν3，δ是一种冗余信息。P，νm距离可以推导出。典型的距离分别是150°～２２５°，２５．０°～５０．０°(距离用扭力角变化值表示)。如果DNA的8个结构参数已知，则排列位置已知的DNA，包括其中所含的N个核苷酸即可完全确定。
DNA探针：这种探针(图3)（暂略）在探测环境信息方面，从最原始的单细胞生物变形虫原生质中就存在其原始形态。这种探针机构随宇宙和生物演化而逐渐变得复杂起来。瑞士学者方迪《微精神分析学》一书把这种探针式的尝试作用叫做“伊德”。［7］“伊德”在心理学界受到重视。DNA的探针是一种复杂的综合体，在生物分子结构研究方面享有广泛的盛名，称之为DNA探针级的研究。探针综合体一部分是由于其核苷酸自补偿作用而出名的。DNA探针由一个双链杆和一个环组成。探针最重要的部分是这个环。探针在演化过程中非常守恒(稳定)，因此具有重要的生物功能。探针形成于细菌噬菌体最原始的重复功能。DNA染色体组存在有复杂的相互作用。这种作用能被其他生物分子所识别、利用，亦可由原生质来识别。
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