جعبه ابزار الگوريتم ژنتيک 2

دانشجوي دكتري مهندسي پزشكي (بيوالكتريك)، دانشگاه آزاد اسلامي واحد علوم و تحقيقات
Karimi_bme@yahoo.com

يکي از روش هاي يافتن جواب مسئله از بين روش‌هاي مرسوم در هوش مصنوعي، الگوريتم‌ ژنتيک است. از اين روش مي توان در فضاي حالت مسئله، حرکتي سريع‌تر براي يافتن جواب‌هاي احتمالي داشت. به عبارت ديگر با عدم بسط دادن کليه حالات، مي توان به جواب‌هاي دلخواه دست يافت.
در شماره قبل با نحوه کار با جعبه ابزار الگوريتم ژنتيک در محيط MATLAB آشنا شديم و مطالبي در ارتباط با چگونگي استفاده از رابطه گرافيکي الگوريتم ژنتيک و تعريف توابع شايستگي و تعداد متغيرها آموختيم. در اين شماره به ادامه مباحث مرتبط با الگوريتم ژنتيک و معرفي قسمت هاي ديگر اين محيط گرافيکي پرداخته مي شود.

پس از معرفي تابع شايستگي و تعداد متغيرهاي مورد نظر، مي توان از الگوريتم ژنتيک براي حل مسئله مورد نظر استفاده کرد. براي راه اندازي الگوريتم ژنتيک بر روي دکمه Start مطابق شکل(1) کليک کنيد.

پس از شروع به کار الگوريتم ژنتيک قسمت هاي current generation تعداد نسل هاي حاضر را نشان مي دهد. قسمت Status and Result پيام اجراي الگوريتم ژنتيک را نشان مي دهد. همچنن با کليک بر روي Pause اجراي الگوريتم متوقف مي شود. با پايان عمليات الگوريتم ژنتيک، قسمت Status and Result اطلاعات زير را نشان مي دهد. شکل (2) بيانگر پيام هاي به دست آمده است.
1- پيام GA terminated
2- مقدار تابع شايستگي مربوط به بهترين فرد در نسل نهايي
3- دليل توقف الگوريتم
4- مختصات نقطه نهايي
شما مي توانيد تنظيمات جعبه ابزار الگوريتم ژنتيک را هنگام اجرا تغيير دهيد. به اين ترتيب تغييرات شما بر روي نسل بعدي اعمال مي شود. زماني تغييرات اعمال مي شود، در شروع نسل بعدي قسمت Status and Result پيام Changes Pending را نمايش مي دهد. با شروع نسل بعدي اين قسمت Changes applied  را نمايش خواهد داد.
در هنگام اجراي الگوريتم ژنتيک شما مي توانيد:
با کليک بر روي دکمه Pause روند اجرا را موقتا قطع کنيد. همچنين براي ادامه کار مي توانيد بر روي دکمه Resume کليک کنيد.
با کليک بر روي Stop مي توانيد الگوريتم را به طور کامل متوقف سازيد. در اين صورت قسمت Status and Result مقدار تابع شايستگي را در بهترين نقطه بدست آمده تا اين مرحله نشان مي دهد.
پس از آشنايي با روند کلي کار با رابط گرافيکي در ادامه با جزئيات تعيين پارامترهاي الگوريتم ژنتيک آشنا مي شويد.

تنظيم پارامترهاي توقف الگوريتم ژنتيک
پنجره الگوريتم ژنتيک در فاز Stopping داراي پنج قسمت است. براي توقف خودکار الگوريتم ژنتيک بدون استفاده از کليد Stop از تنظيمات اين قسمت استفاده مي شود. در واقع الگوريتم زماني متوقف مي شود که يکي از محدوديت هاي تعيين شده در اين قسمت برآورده شود. اين محدوديت ها به صورت زير تعيين مي شود.
نسل (Generation)
در صورتي که الگوريتم به تعداد نسل هاي تعيين شده برسد، الگوريتم متوقف مي شود.
زمان (Time)
براي تعيين محدوديت زماني اجراي الگوريتم (ثانيه) از اين قسمت استفاده مي شود.
حد شايستگي (Fitness Limit)
در صورتي که بهترين مقدار شايستگي در نسل حاضر از اين مقدار کمتر شود، الگوريتم متوقف مي شود.
Stall generation
اگر الگوريتم به تعداد نسل هاي تعيين شده در اين قسمت پيشرفتي نداشته باشد متوقف مي شود.

Stall time limit
اگر الگوريتم در مدت زمان تعيين شده در اين قسمت پيشرفتي نداشته باشد متوقف مي شود.
اگر مي خواهيد الگوريتم ژنتيک تا زماني که روي Pause يا Stop کليک مي کنيد به کار خود ادامه دهد قسمت هاي خواسته شده در شکل(3) را طبق الگو تنظيم کنيد.

Nonlinear constraint tolerance
در اين قسمت مي توانيد مشخص کنيد در صورتي که الگوريتم در حين اجرا به يک ميزان خطاي قابل چشم پوشي برسد الگوريتم متوقف شود.
توجه داشته باشيد هيچ وقت زماني که از الگوريتم ژنتيک روي خط فرمان استفاده مي کنيد از اين تنظيمات استفاده نکنيد. زيرا در اين صورت تنها زماني اجراي الگوريتم ژنتيک متوقف مي شود که Ctrl+C را فشار دهيد. روي خط فرمان حتما بايد يک محدوديت بر روي زمان يا نسل قرار دهيد.

نمايش نمودارها

قسمت Plot از پنجره الگوريتم ژنتيک شما را قادر مي سازد تا نمودارهاي مختلفي در ارتباط با الگوريتم ژنتيک در حال اجرا رسم کنيد. اين اطلاعات به شما کمک مي کند تا تنظيمات الگوريتم ژنتيک را در جهت ارتقاي نتايج تغيير دهيد. در قسمت Plot که در شکل(4) نشان داده شده است، مي توانيد تعيين کنيد که کدام نمودار مربوط به نتايج الگوريتم ژنتيک نمايش داده شوند.

به طور مثال با انتخاب نمودارهاي Best Fitness و Best individual تصويري به صورت شکل(5) نشان داده مي شود. در اين شکل، تصوير بالايي بهترين و متوسط مقادير شايستگي را در هر نسل نشان مي دهد. نقاطي که در پايين نمودار بالا مشخص شده اند نشان دهنده بهترين مقادير شايستگي در هر نسل است. نقاط روشن تر بالايي نشان دهنده ميانگين مقادير شايستگي در هر نسل است. همچنين در بالاي نمودار بهترين و ميانگين مقادير شايستگي در نسل حاضر به صورت عمودي نشان داده شده است.

منبع
www.iran-eng.com