Entorno para el estudio del uso de los Algoritmos Genéticos
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(2) D ic ta m e n. D ic ta m e n. H ago. c o n s ta r q u e. e l p re s e n te. t r a b a jo. fu e. r e a liz a d o. en. la. U n iv e r s id a d. C e n tra l “M a rta. A b r e u ” d e L a s V illa s c o m o p a r t e d e la c u lm in a c ió n d e lo s e s t u d io s d e la e s p e c ia lid a d d e C ie n c ia s d e la C o m p u t a c ió n , a u t o r iz a n d o a q u e e l m is m o s e a u t iliz a d o p o r la in s t it u c ió n , p a r a lo s f in e s q u e e s t im e c o n v e n ie n t e , t a n t o d e f o r m a p a r c ia l c o m o t o t a l y q u e a d e m á s n o p o d r á s e r p r e s e n t a d o e n e v e n t o s n i p u b lic a d o s in la a u t o r iz a c ió n d e la U n iv e r s id a d .. F ir m a d e l A u t o r. Los. a b a jo. a c u e rd o s. f ir m a n t e s , de. la. c e r t if ic a m o s. d ir e c c ió n. de. que. n u e s tro. el. c e n tro. p re s e n te. t r a b a jo. y e l m is m o. ha. c u m p le. s id o con. r e a liz a d o. lo s r e q u is it o s q u e. d e b e t e n e r u n t r a b a jo d e e s t a e n v e r g a d u r a r e f e r id o a la t e m á t ic a s e ñ a la d a .. F ir m a d e l T u t o r. según. F ir m a d e l J e f e d e l L a b o r a t o r io.
(3) P e n sa m ie n to. “ C a d a d ía s a b e m o s m á s y e n t e n d e m o s m e n o s ” A l b e r t E in s t e in.
(4) D e d ic a to ria. A m is p a d r e s , p o r s u s a c r if ic io , d e d ic a c ió n y a y u d a c o n s t a n t e s . A m i h e r m a n a p o r s ie m p r e d e ja r s u s h u e lla s y la lu z e n m i c a m in o . A m i a b u e lo q u e s ie m p r e c o n f ió e n m í..
(5) A g ra d e c im ie n to s. C o n e s t a s lín e a s q u ie r o a g r a d e c e r a t o d a s la s p e r s o n a s q u e h ic ie r o n p o s ib le e s t e s u e ñ o e n e s t e c a s o a lo s m e jo r e s p a d r e s d e l m u n d o lo s m ío s q u e s in e llo s e s t o n o h u b ie r a s id o p o s ib le. y m i h e r m a n a m i n iñ a lin d a , t a m b ié n a. m is a b u e lo s a m is t ío s e n e s p e c ia l a m i t ía B e r t h a , a m is f a m ilia r e s q u e n o h e m e n c io n a d o , a t o d o s m is a m ig o s q u e m e a p o y a r o n e n t o d o m o m e n t o , e l Yans. m i h erm a n o. q u e s ie m p r e m e d io a lie n t o p a r a. s a lir a d e la n t e , m i. m u la t ic a lin d a Y a n e t q u e s ie m p r e h a e s t a d o d is p u e s t a a a y u d a r m e , a L e o , a l G a g o , M a r lio n , S e r g io , L is m a r is , a m is t u t o r e s y p r o f e s o r e s q u e m e a y u d a r o n m u c h o a lle g a r d o n d e e s t o y , e n g e n e r a l a t o d a s la s p e r s o n a s q u e e n a lg ú n m o m e n t o m e a c o n s e ja r o n p a r a q u e n o d e ja r a la c a r r e r a , a t o d a s la s q u e d e u n a f o r m a u o t r a h a n d e ja d o u n a h u e lla e n m í y m e h a n h e c h o p a s a r lo s m e jo r e s a ñ o s d e m i v id a , y s é q u e s e m e q u e d a n a m ig o s p o r m e n c io n a r p e r o r e c u e r d e n q u e E d d y n u n c a s e o lv id a d e u s t e d e s ..
(6) R e su m e n. R esum en E n. la. a s ig n a t u r a. I n g e n ie r í a. I n f o r m á t ic a. p r á c t ic a s. y. hace. to d a s. s o ftw a re. se. la b o r a t o r io s. d e s a r r o lla d o c u b re. I n t e lig e n c ia. la s. con. se. A r t if ic ia l ( I A ) d e la s c a r r e r a s C ie n c ia d e la C o m p u t a c ió n e. e s t u d ia n r e a liz a n. lo s. A lg o r it m o s. e je r c ic io s. donde. G e n é t ic o s se. (A G ).. e x p e r im e n t a. E n con. la s un. c la s e s. s o ftw a re. u n o s 1 0 a ñ o s e n la p r o p ia f a c u lt a d y q u e e n e s t o s m o m e n t o s y a n o e x p e c t a t iv a s .. c a r a c t e r í s t ic a s. e s ta. s im ila r e s. que. e m p r e n d ió. se. p a q u e te. JE P. e le m e n t o s lo g r ó. un. que. de. que. im p le m e n t a. im p le m e n t a. a n t e r io r e s. s o ftw a re. c o m p le jid a d. Java. se. con. la s. un. c o m b in a r o n. la s. re c o n o c e d o r en. un. o b je t iv o s. y. se. de. d e c id ió. im p a r t e. f u n c io n a lid a d e s de. la. de. desde. lo s. e x p r e s io n e s. a m b ie n t e. m e jo r e s p r e s t a c io n e s e n. f u n c io n e s. que. se. ta re a. r e a liz a r. un. d e s a r r o lla r. la. p r im e r a ñ o. el. d e lo s m á s u s a d o s e n la a c t u a lid a d . S e s e le c c io n ó la b ib lio t e c a J G A P q u e en. p r o g r a m a c ió n. t ie n e ,. la. cual es uno. p a q u e te. de. al. se. en. un. le n g u a je. ra z ó n. h e r r a m ie n t a. es. Java,. P or. c u a n to. A G. y se. u t iliz a. m a t e m á t ic a s .. v is u a l s im ila r a l e x is t e n t e a. lo s t ip o s d e. p o s ib ilid a d. g e n é t ic o c r e a d o p a r a s e r r e u s a d o d e s d e o t r a s a p lic a c io n e s .. de. el. Los y. se. c o d if ic a c ió n ,. la. s e r ia liz a r. el. a lg o r it m o.
(7) A b stra c t. A b s tra c t T h e A r t if ic ia l I n t e llig e n c e ( A I ) c o u r s e in t h e c a r e e r o f C o m p u t e r S c ie n c e a n d I n f o r m a t ic s E n g in e e r in g. s t u d ie s. la b o r a t o r ie s y e a rs. ago. th e. p e r f o r m in g and. u n d e rto o k th e. w h ic h. g e n e t ic. e x e r c is e s now. no. a lg o r it h m s w h e re. lo n g e r. you. (G A ).. In. e x p e r im e n t. m e e ts. a ll. th e. p r a c t ic a l. w it h. s o ftw a re. e x p e c t a t io n s .. For. c la s s e s. and. d e v e lo p e d. t h is. re a s o n. 10 w e. t a s k o f s o f t w a r e w it h s im ila r f e a t u r e s t o h a v e , it w a s d e c id e d t o d e v e lo p. th a t s o ftw a re. in J a v a p r o g r a m m in g la n g u a g e t h a t is t a u g h t f r o m. f ir s t y e a r w h ic h is o n e. of. used. a. th e. m ost. im p le m e n t s. th e. m a t h e m a t ic a l. to d a y .. f u n c t io n a lit y. e x p r e s s io n. e n v ir o n m e n t s im ila r t o. JG A P. lib r a r y. of. A G. th e. r e c o g n iz e r .. e x is t in g. w as and. The. s o ftw a re. is. s e le c t e d used. above. a c h ie v e d. JE P. to. be. package. e le m e n t s. a re. Java. package. th a t. t h a t im p le m e n t s. c o m b in e d. b e tte r p e rfo rm a n c e. in. in. a. a. v is u a l. te rm s. o f th e. t y p e s o f c o d in g , t h e c o m p le x it y o f t h e o b je c t iv e f u n c t io n s a n d t h e a b ilit y t o s e r ia li z e t h e g e n e t ic a lg o r it h m. d e s ig n e d t o b e r e u s e d f r o m. o t h e r a p p lic a t io n s ..
(8) T a b la d e c o n te n id o s. T a b la d e c o n te n id o s. I n t r o d u c c ió n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. C a p í t u lo I - A s p e c t o s t e ó r ic o s s o b r e A lg o r it m o s G e n é t ic o s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. 1 .1 .. D e f in ic ió n d e A lg o r it m o s G e n é t ic o s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. 1 .1 .1 .. A n t e c e d e n t e s h is t ó r ic o s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. 1 .1 .2 .. R e p r e s e n t a c ió n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6. 1 .1 .3 .. A lg o r it m o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7. 1 .1 .4 .. O p e r a d o r e s g e n é t ic o s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9. 1 .2 .. B ib l io t e c a s e n J a v a q u e im p le m e n t a n A G . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2. 1 .2 .1 .. B ib l io t e c a G a P la y g r o u n d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2. 1 .2 .2 .. B ib l io t e c a J C L E C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3. 1 .2 .3 .. B ib l io t e c a E C J . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4. 1 .2 .4 .. B ib l io t e c a J G A L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5. 1 .2 .5 .. B ib l io t e c a J G A P . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5. 1 .3 .. A lg o r it m o s G e n é t ic o s e n la a s ig n a t u r a d e I n t e lig e n c ia A r t if ic ia l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6. 1 .3 .1 .. U t iliz a r A G. 1 .3 .2 .. A p lic a c io n e s t r a d ic io n a le s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7. 1 .3 .3 .. M e c a n is m o s d e r e p r o d u c c ió n o s e le c c ió n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9. 1 .3 .4 .. T é c n ic a s p a r a r e a liz a r e l c r u c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4. 1 .4 .. y n o o t r o s m é t o d o s c o n o c id o s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6. S o f t w a r e G A s p a r a e l d is e ñ o d e A G. e n la s o lu c ió n d e p r o b le m a s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6. C a p í t u lo I I - S o lu c ió n c o m p u t a c io n a l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8. 2 .1 .. J G A P e n la p r o g r a m a c ió n g e n é t ic a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8. 2 .1 .1 .. 2 .2 .. M é t o d o s d e s e le c c ió n q u e im p le m e n t a J G A P . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0. R e q u is it o s f u n c io n a le s d e J G A P . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.
(9) T a b la d e c o n te n id o s. 2 .3 .. A c t o r e s y c a s o s d e u s o ............................................................................................... 3 2. 2 .4 .. D ia g r a m a d e c la s e s d e l s is t e m a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4. 2 .5 .. D ia g r a m a d e c o m p o n e n t e s d e s is t e m a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5. C a p í t u lo I I I - U t iliz a c ió n d e J A V A _ G A S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6. 3 .1 .. R e q u e r im ie n t o s T é c n ic o s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6. 3 .2 .. D e s c r ip c ió n d e J A V A _ G A S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6. 3 .3 .. M a n u a l d e U s u a r io . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6. C o n c lu s io n e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 9. R e c o m e n d a c io n e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 0. R e f e r e n c ia s B ib lio g r á f ic a s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.
(10) I n tro d u c c ió n. In tro d u c c ió n E l e s t u d io. de. A lg o r it m o s G e n é t ic o s ( A G ) e n. la s c a r r e r a s d e. C ie n c ia. de. la. C o m p u t a c ió n. la e. a s ig n a t u r a. I n g e n ie r í a. I n t e lig e n c ia. I n f o r m á t ic a. A r t if ic ia l ( I A ) e n. s o n im p o r t a n t e s y. s e e s t u d ia n c o m o m é t o d o d e s o lu c ió n d e p r o b le m a s .. Las. p o t e n c ia lid a d e s. de. lo s. A G. se. pueden. r e s u m ir p o r s u s. h a b ilid a d e s. p a ra. r e s o lv e r. u n a v a r ie d a d d e p r o b le m a s m u y d if í c ile s :. . T r a b a ja r s in c o n o c im ie n t o p r e v io d e la f u n c ió n a o p t im iz a r .. . O p t im iz a r f u n c io n e s “ r u id o s a s ” .. . T r a b a ja r s in in f o r m a c ió n s e c u n d a r ia c o m o g r a d ie n t e s .. L a m a y o r í a d e lo s e s p e c ia lis t a s e n e s t e t e m a c o in c id e n e n q u e lo s A G la s. d if ic u lt a d e s. re p re s e n ta d a s. en. lo s. p r o b le m a s. de. la. v id a. re a l. p u e d e n r e s o lv e r. que. a. veces. son. in s o lu b le s p o r o t r o s m é t o d o s .. La. a s ig n a t u r a. I n t e lig e n c ia. A r t if ic ia l. d e d ic a a l e s t u d io d e lo s A G c u a le s. se. te m a , o. im p a r t e n. sea. un. la b o r a t o r io s. e s te. te m a. 6. es. h o ra s. e je r c ic io s. a lg u n o s d e u t iliz a d o. la. de. de. que. c a rre ra. de. la. a s ig n a t u r a. fu e. d e s a r r o lla d o. d e f ic ie n c ia. que. s o lo. puede. lo s. C ie n c ia. e s t u d ia n t e s. c la s e s . E l p r o f e s o r. p r e p a r a c ió n. lo s c u a le s n o. en. en. de. la. C o m p u t a c ió n. u n a c o n f e r e n c ia , u n a c la s e p r á c t ic a y u n la b o r a t o r io e n lo s. c o n o c im ie n t o s. to ta l d e. c o lo c a. c o m p le jid a d ,. lo s. (IA ). y /o. pueden. unos. u t iliz a r la s. p a r a e v a lu a r lo s in d iv id u o s d e l A G. 10. la s. e je r c it a c ió n. años. G A s que. en. f u n c io n e s. la. sum a,. p r o p ia. d o m in a r. s o b re. el. c la s e s p r á c t ic a s y lo s. de. s e r p ro b a d o s e n. a s ig n a t u r a . E l s o f t w a r e hace. en. deben. se. d is t in t o s. n iv e le s. e l s o ftw a re e s tá. q u e p a ra. u t iliz a n d o. f a c u lt a d. y. t ie n e. r e s t a , m u lt ip lic a c i ó n. de. y. en. la. com o. d iv is ió n. ( P iñ e r o P é r e z , 2 0 0 0 ) . E n e l c a s o d e la a s ig n a t u r a d e. I A e n la c a r r e r a d e I n g e n ie r í a I n f o r m á t ic a s e u t iliz a e l m is m o s o f t w a r e .. E n e l s o f t w a r e G A s s e p r e s e n t a u n a p la t a f o r m a p a r a e l d is e ñ o d e A G p r o b le m a s . E l d e s a r r o llo m o d e la. la s. d is e ñ a r u n e s te .. P a ra. de. d ic h a. p la t a f o r m a. d if e r e n t e s c o m p o n e n t e s d e A G. que. e s to. el. s o lu c io n e s o ftw a re ,. un. un. basa. A G . La. p r o b le m a. u t iliz a n d o. se. en. p la t a f o r m a. d e t e r m in a d o. un. 1. e s t ilo. una. de. e n la s o lu c ió n d e. je r a r q u í a le. de. p e r m it e. a. c la s e s q u e un. u s u a r io. y c o m p r o b a r la e f e c t iv id a d d e. w iz a r d ,. o b t ie n e. del. u s u a r io. lo s.
(11) I n tro d u c c ió n. p r in c ip a le s. p a rá m e tro s. u t ilid a d , q u e d is e ñ a d o. es donde. s ig u ie n d o. p a ra se. el. la. c o n f ig u r a c ió n. p re s e n ta n. del A G ,. e n tre. e llo s ,. e s tá. la. f u n c ió n. de. la s m a y o r e s lim it a c io n e s d e l s o f t w a r e , e l c u a l f u e. p a r a d ig m a. de. la. P r o g r a m a c ió n. O r ie n t a d a. a. O b je t o s. y. p ro g ra m a d o e n C + + .. E l o b je tiv o g e n e ra l d e la in v e s tig a c ió n e s e l s ig u ie n te :. D e s a r r o lla r. un. e n to rn o. v is u a l. p a ra. la. e x p e r im e n t a c ió n. y. uso. de. lo s. A lg o r it m o s. que. f a c ilit e n. G e n é t ic o s c o n f in e s d o c e n t e s .. L o q u e c o n d u c e a lo s s ig u ie n te s o b je tiv o s e s p e c ífic o s :. 1.. A n a liz a r. d if e r e n t e s. h e r r a m ie n t a s. y. b ib lio t e c a s. de. s o ftw a re. lib r e. el. t r a b a jo c o n A lg o r it m o s G e n é t ic o s .. 2.. D e t e r m in a r la s f u n c io n a lid a d e s n e c e s a r ia s a in c lu ir e n la h e r r a m ie n t a .. 3.. D is e ñ a r. una. in t e r f a z. v is u a l. que. p e r m it a. d e f in ir. lo s. p a rá m e tro s. p a ra. la. d e l c o m p o r t a m ie n t o. de. e x p e r im e n t a c ió n c o n A lg o r it m o s G e n é t ic o s .. 4.. I n t e g r a r la. in t e r f a z. v is u a l y. lo s. m e c a n is m o s d e. e s t u d io. lo s A lg o r it m o s G e n é t ic o s e n u n e n t o r n o v is u a l q u e p e r m it a la e x p e r im e n t a c ió n y s u u t iliz a c ió n e n a s ig n a t u r a s q u e in c lu y a n e s t a t e c n o lo g í a .. L a s p re g u n ta s d e in v e s tig a c ió n p la n te a d a s s o n :. 1.. ¿C uál de. la s h e r r a m ie n t a s y b ib lio t e c a s. d e s o f t w a r e lib r e q u e f a c ilit e n e l t r a b a jo. c o n A lg o r it m o s G e n é t ic o s s e r á m á s a d e c u a d a p a r a s e r u t iliz a d a e n la c o n f e c c ió n. 2.. d e u n a n u e v a h e r r a m ie n t a d e t r a b a jo c o n A G. p a r a la a s ig n a t u r a d e I A ?. ¿C óm o. de. se. puede. in t e g r a r. esa. h e r r a m ie n t a. t r a b a jo. con. A G. a. un. a m b ie n t e. v is u a l d e s a r r o lla d o c o n f in e s d o c e n t e s ?. J u s tific a c ió n. L a a s ig n a t u r a d e I n t e lig e n c ia A r t if ic ia l u s a la h e r r a m ie n t a G A s p a r a q u e lo s e s t u d ia n t e s e x p e r im e n t e n. con. a lg ú n. s o ftw a re. e l t r a b a jo c o n A G. a p a r t ir d e lo s c o n t e n id o s t e ó r i c o s. r e c ib id o s e n c la s e . E s t a h e r r a m ie n t a d e s a r r o lla d a h a c e m á s d e 1 0 a ñ o s a t r á s p r e s e n t a. 2.
(12) I n tro d u c c ió n. a lg u n a s lim it a c io n e s q u e. im p o s ib ilit a n. e x p e r im e n t a r e l a m p lio. e s p e c t r o d e a p lic a c io n e s. d e lo s A G , y a d e m á s e n la a c t u a lid a d h a n id o a p a r e c ie n d o o t r o s e le m e n t o s d e s o f t w a r e que. s o p o rta n. lo s. avances. t e ó r ic o s. en. la. ra m a. com o. son. p a q u e te s. y. b ib lio t e c a s. de. c la s e s .. V ia b ilid a d. L a s d if ic u lt a d e s p r e s e n t a d a s p o r e l s o f t w a r e q u e s e u t iliz a a c t u a lm e n t e y la a p a r ic ió n e n In te rn e t. de. v a r ia s. h e r r a m ie n t a s. y. b ib lio t e c a s. que. im p le m e n t a n. A G. hacen. f a c t ib le. la. b ú s q u e d a d e u n a s o lu c ió n c o m p u t a c io n a l a l p r o b le m a d e c o n t a r e n la a s ig n a t u r a d e I A d e u n s o f t w a r e p a r a la e x p e r im e n t a c ió n c o n A G a s ig n a t u r a .. 3. q u e s a t is f a g a la s n e c e s id a d e s d e d ic h a.
(13) C a p ítu lo I :” A lg o ritm o s G e n é tic o s”. C a p ítu lo I-A s p e c to s te ó ric o s s o b re A lg o ritm o s G e n é t ic o s. 1 .1 .. Los. D e fin ic ió n d e A lg o ritm o s G e n é tic o s. A G. son. m e c a n is m o s d e. búsqueda. basados en. la s le y e s d e la s e le c c ió n n a t u r a l y. d e la g e n é t ic a . C o m b in a n la s u p e r v iv e n c ia d e lo s in d iv id u o s m e jo r a d a p t a d o s ju n t o c o n o p e ra d o re s. de. c o m p a r a b le s. búsqueda a. g e n é t ic o s. una. com o. búsqueda. la. m u t a c ió n. b io ló g ic a .. y. e l c ru c e ,. F u e ro n. de. ahí. d e s a r r o lla d o s. que por. sean John. H o lla n d ( 1 9 7 5 ) q u e c r e a r o n a lg o r it m o s d e o p t im iz a c ió n im it a n d o lo s p r in c ip io s b á s i c o s d e la. n a t u r a le z a . E s t o s a lg o r it m o s s e. que. no. p e r m it e n. una. s o lu c ió n. c o n v e n c io n a le s . L o s A G p r o g r a m a c ió n. u t iliz a n. con. e f ic ie n t e. é x it o. a. p a ra. tra v é s. g ra n. v a r ie d a d. la. a p lic a c ió n. de. de. p r o b le m a s. de. t é c n ic a s. p e r t e n e c e n a la c la s e d e lo s a lg o r it m o s e v o lu t iv o s , ju n t o c o n l a. e v o lu t iv a , la. e v o lu c ió n. d e e s t r a t e g ia s y la p r o g r a m a c ió n g e n é t ic a ( L ó p e z ,. 2 0 1 0 ).. Los. A G. ro to re s ,. se. a p lic a n. e tc .),. m e c a n is m o s ,. en. te m a s. d is e ñ o d is e ñ o. y. de. in g e n ie r í a ,. c o n tro l. de. de. t o le r a n c ia s ,. com o. re d e s , e tc .. es. e l d is e ñ o. p la n if ic a c ió n se. a p lic a n. de. de. p ie z a s. ta re a s ,. adem ás. en. ( t u r b in a s ,. s í n t e s is. de. s is t e m a s. de. c o m p u t a c ió n p a r a le lo s ( p a r a le liz a c ió n a u t o m á t ic a d e p r o g r a m a s s e c u e n c ia le s ) , q u í m ic a ( o p t im iz a c ió n n e g o c io s. y. de. p ro c e s o s. c o m e r c io. de. p r o d u c c ió n ,. ( m o d e liz a c ió n. de. d is e ñ o. t e c n o ló g ic o. y. de. in s t a la c io n e s ) ,. s is t e m a s e c o n ó m ic o s c o m p le jo s , p r e d ic c ió n. de. m e r c a d o s ) , m e d ic in a ( a n á lis is d e d a t o s e n m e d ic in a , d ia g n ó s t ic o a u t o m á t ic o ) o g e s t ió n ( a n á lis is d e d a t o s e n g e s t ió n , a s is t e n t e s d e g e s t ió n , s is t e m a s a u t o m á t ic o s d e d e c is ió n ) .. 1 .1 .1 . A n te c e d e n te s h is tó ric o s. Los. A G. con. su. t ie n e n lib r o. p r e s e r v a c ió n. s u s a n te c e d e n te s e n ”E l. de. o r ig e n la s. ra z a s. de. la s. la. b io lo g í a. e s p e c ie s. f a v o r e c id a s. por. en. su. y. c o m ie n z a n m e d io. lu c h a. de. p o r la. la. con. C h a r le s D a r w in , q u e. s e le c c ió n. v id a ” , n o s. n a tu ra l. h a b la. o. s o b re. la lo s. p r in c ip io s d e la s e le c c ió n n a t u r a l.. L o s p r in c ip io s b á s ic o s d e. lo s a lg o r it m o s g e n é t ic o s s e. N a t u r a l d e s c r it o s p o r D a r w in :. 4. d e r iv a n. de. la s L e y e s d e. la. V id a.
(14) C a p ítu lo I :” A lg o ritm o s G e n é tic o s”. . E x is t e. una. m is m o. p o b la c ió n. e x is t e. una. de. in d iv id u o s. lim it a c ió n. con. s o b re. el. d if e r e n t e s. n ú m e ro. de. p r o p ie d a d e s in d iv id u o s. y. que. h a b ilid a d e s . A s í e x is t e n. en. una. d e t e r m in a d a p o b la c ió n .. . La. n a t u r a le z a. c re a. nuevos. in d iv id u o s. con. p r o p ie d a d e s. s im ila r e s. a. lo s. in d iv id u o s. e x is t e n t e s .. . Los. in d iv id u o s. m ás. p ro m e te d o re s. se. s e le c c io n a n. m ás. a. m enudo. p a ra. la. r e p r o d u c c ió n d e a c u e r d o c o n la s e le c c ió n n a t u r a l.. Los. a lg o r it m o s. g e n é t ic o s. im it a n. lo s. p r in c ip io s. de. la. v id a. d e s c r it o s. y. lo s. u t iliz a n. p a ra. p r o p ó s it o s d e o p t im iz a c ió n .. U n a d e la s p r in c ip a le s d e f ic ie n c ia s d e l a r g u m e n t o d e D a r w in e s q u e , a p e s a r d e q u e la h e r e n c ia de. su. ju e g a. un. p a p e l p r e p o n d e r a n t e e n s u t e o r í a , n o o f r e c e u n a e x p lic a c i ó n a c e r c a. f u n c io n a m ie n t o .. p ro d u c e. a. tra v é s. del. S in. e m b a rg o ,. c ó d ig o. desde. g e n é t ic o. M endel. p re s e n te. en. se la s. conoce c é lu la s. que. la. h e r e n c ia. se. r e p r o d u c t iv a s ( L ó p e z ,. 2 0 1 0 ).. T e rm in o lo g ía b á s ic a d e lo s A G. . G e n e s : re p re s e n ta n v a lo r e s p u e d e n. . la s v a r ia b le s. d e l p r o b le m a a r e s o lv e r , lo s c o m p o n e n t e s c u y o s. v a r ia r c o n e l t r a n s c u r s o d e la s g e n e r a c io n e s .. C r o m o s o m a : E s la. fo rm a. en. que. se. o r g a n iz a n. u n c o n ju n t o d e t e r m in a d o d e g e n e s .. U n a p o s ib le s o lu c ió n d e l e s p a c io d e b ú s q u e d a .. . P o b la c ió n : c o n v iv e n. en. C o n ju n t o un. de. in d iv id u o s. lu g a r y t ie m p o. (c ro m o s o m a s ). de. d e t e r m in a d o s . C o n s t it u y e. una. m is m a. e s p e c ie. que. u n a m u e s t r a a le a t o r ia d e l. e s p a c io o u n c o n ju n t o d e s o lu c io n e s a lt e r n a t iv a s .. . O p e ra d o re s. G e n é t ic o s : r e p r e s e n t a n. la s o p e r a c io n e s q u e. se. pueden. lo s in d iv id u o s d e la p o b la c ió n .. B á s ic a m e n t e s o n t r e s : s e le c c ió n , c r u z a m ie n t o y m u t a c ió n .. . G e n o t ip o : e s la in f o r m a c ió n g e n é t ic a c o d if ic a d a e n e l c r o m o s o m a .. 5. r e a liz a r s o b r e.
(15) C a p ítu lo I :” A lg o ritm o s G e n é tic o s”. . F e n o t ip o :. es. la. in f o r m a c ió n. g e n é t ic a. del. c ro m o s o m a. d e c o d if ic a d a ,. e n t e n d ib le. a. s im p le v is t a .. N o. se. p re te n d e. d e s a r r o lla r u n. e la b o r a r u n. m o d e lo. m o d e lo. u s a b le. c e rc a n o. y f á c il d e. a. la g e n é t ic a n a t u r a l, m á s b ie n s e d e s e a. im p le m e n t a r t o m a n d o. p re s ta d o. lo s. c o n c e p to s. d e la g e n é t ic a n a t u r a l( M ic h a le w ic z , 1 9 9 2 , M it c h e ll, 1 9 9 6 ) .. 1 .1 .2 . R e p re s e n ta c ió n. T o d o s lo s o r g a n is m o s v iv o s e s t á n c o n s t it u id o s p o r c é lu la s , y c a d a c é lu la c o n t ie n e u n o o m ás. c ro m o s o m a s. (c a d e n a s. de. A D N ), q u e. le. s ir v e n. com o. una. e s p e c ie. de. “ p la n o ” a l. o r g a n is m o . U n c r o m o s o m a p u e d e s e r c o n c e p t u a lm e n t e d iv id id o e n g e n e s c a d a u n o d e lo s c u a le s c o d if ic a u n a p r o t e í n a . E n t é r m in o s g e n e r a le s , s e p u e d e d e c ir q u e u n g e n s e c o d if ic a. com o. si. fu e ra. un. ra s g o ,. com o. puede. s e r lo. e l c o lo r. de. o jo s .. C ada. gen. se. e n c u e n t r a e n u n a p o s ic ió n p a r t ic u la r d e l c r o m o s o m a , y e s t á f o r m a d o p o r a le l o s .. S e. supone. que. re p re s e n ta rs e. lo s. com o. in d iv id u o s. un. c o n ju n t o. c u a le s a g r u p a d o s f o r m a n D ebe en. e x is t ir u n a. e l a lg o r it m o. una. r is t r a. r e p r e s e n t a c ió n g e n é t ic o. y. de. d o t a r le s. ( p o s ib le s de de. s o lu c io n e s. p a rá m e tro s v a lo r e s , a. (q u e. p r o b le m a ) ,. d e n o m in a r e m o s. pueden. g e n e s ),. lo s. m e n u d o r e f e r id a c o m o c r o m o s o m a .. e s to s g e n e s p a ra de. del. p o d e r u t iliz a r lo s p o s t e r io r m e n t e. u n o s v a lo r e s . S e. pueden. c o n s id e r a r t r e s t ip o s. b á s ic o s d e r e p r e s e n t a c ió n o c o d if ic a c ió n d e lo s g e n e s ( L ó p e z , 2 0 1 0 ) :. . B in a r ia : e n e lla s e u t iliz a u n v e c t o r c u y a lo n g it u d e s la d e l n ú m e r o d e g e n e s d e c a d a in d iv id u o y e l v a lo r q u e p u e d e t o m a r c a d a e le m e n t o e s u n n ú m e r o b in a r io .. . E n t e r a : e n e lla s e u t iliz a u n v e c t o r c u y a lo n g it u d e s la d e l n ú m e r o d e g e n e s d e c a d a in d iv id u o y e l v a lo r q u e p u e d e t o m a r c a d a e le m e n t o e s u n n ú m e r o e n t e r o .. . R e a l: e n. e lla. se. u t iliz a. un. v e c to r c u y a. lo n g it u d. e s la d e l n ú m e r o d e g e n e s d e c a d a. in d iv id u o y e l v a lo r q u e p u e d e t o m a r c a d a e le m e n t o e s u n n ú m e r o r e a l.. U n. in d iv id u o. p a rte f it n e s s. de. un. es una. s o lu c ió n. c ro m o s o m a .. ( a p t it u d ). de. un. A. p o t e n c ia l a l p r o b le m a q u e s e t r a t a . C a d a in d iv id u o f o r m a un. in d iv id u o. c o n ju n t o e s la. de. in d iv id u o s. e v a lu a c ió n. 6. de. la. se. le. d e n o m in a. f u n c ió n. de. p o b la c ió n .. E l. e v a lu a c ió n e in d ic a.
(16) C a p ítu lo I :” A lg o ritm o s G e n é tic o s”. qué. ta n. bueno. es. e l in d iv id u o. (e s. d e c ir , la. s o lu c ió n. a l p r o b le m a ) c o n. re s p e c to. a. lo s. dem ás.. 1 .1 .3 . A lg o ritm o. D e s a r r o lla d o. por John. H . H o lla n d ( 1 9 7 5 ) , e l a lg o r it m o. g e n é t ic o. o p e ra. e n to n c e s a. n iv e l. d e g e n o t ip o d e la s s o lu c io n e s m e d ia n t e la s ig u ie n t e s e c u e n c ia :. 1.. C om enzar. con. una. p o b la c ió n. in ic ia l,. la. cual. puede. ser. g e n e ra d a. de. m a n e ra. a le a t o r ia .. 2.. C a lc u la r e l f it n e s s ( a p t it u d ) d e c a d a in d iv id u o .. 3.. A p lic a r e l o p e r a d o r d e s e le c c ió n c o n b a s e e n e l f it n e s s d e la p o b la c ió n .. 4.. A p lic a r. lo s. o p e ra d o re s. g e n é t ic o s. de. r e p r o d u c c ió n ,. c ru c e. y. m u t a c ió n. a. la. p o b la c ió n a c t u a l p a r a g e n e r a r la p o b la c ió n d e la s ig u ie n t e g e n e r a c ió n .. 5.. I r a l p a s o 2 h a s t a q u e la c o n d ic ió n d e p a r a d a s e s a t is f a g a .. 6.. C uando. se. e n c o n tra d o. c u m p le ( b ie n. la. c o n d ic ió n. e l m e jo r d e. de. p a ra d a ,. se. d e v u e lv e. al. m e jo r. in d iv id u o. t o d a s la s g e n e r a c io n e s , b ie n e l m e jo r d e la ú lt im a. g e n e r a c ió n ) .. A l ig u a l q u e e n m u c h a s o t r a s h e u r í s t ic a s , e l c o m p o r t a m ie n t o d e l a lg o r it m o g e n é t ic o e s a lt a m e n t e. d e p e n d ie n t e d e lo s p a r á m e t r o s in ic ia le s ( t a m a ñ o d e la p o b la c ió n , p o r c e n t a je. de. p o r c e n t a je. c ru c e ,. de. m u t a c ió n ,. n ú m e ro. de. g e n e r a c io n e s ,. e tc .),. por. lo. que. será. n e c e s a r io a ju s t a r e s o s p a r á m e t r o s p a r a t r a t a r d e m e jo r a r la s o lu c ió n p a r a lo s o b je t iv o s d e l p r o b le m a .. A. cada. g e n é t ic o. it e r a c ió n. de. t í p ic a m e n t e. e s te se. p ro c e s o. it e r a. de. 50. se. le. d e n o m in a. a. 500. o. in c lu s o. una. g e n e r a c ió n .. U n. a lg o r it m o. m ás. g e n e r a c io n e s . E l c o n ju n t o. e n t e r o d e g e n e r a c io n e s s e d e n o m in a u n a e je c u c ió n . A l f in a l d e u n a e je c u c ió n e x is t e n a m e n u d o u n o o v a r io s c r o m o s o m a s a lt a m e n t e a d e c u a d o s e n la p o b la c ió n , y q u e p u e d e n s e r e le g id o s c o m o s o lu c ió n a l p r o b le m a .. 7.
(17) C a p ítu lo I :” A lg o ritm o s G e n é tic o s”. La. f u n c ió n. de. e v a lu a c ió n. o. de. f it n e s s. de. un. p r o b le m a. e s r e a lm e n t e. la f u n c ió n q u e s e. d e s e a o p t im iz a r . S u d is e ñ o e s ju n t o c o n e l d e l g e n o t ip o , u n a d e la s c a r a c t e r í s t ic a s m á s im p o r t a n t e s e s c u a n d o s e q u ie r e e n c o n t r a r la m e jo r s o lu c ió n a u n p r o b le m a .. C om o. se. c o n ju n t o. ha. ver. en. el. a lg o r it m o ,. en. cada. g e n e r a c ió n. se. s e le c c io n a. a. un. d e lo s m e jo r e s in d iv id u o s ( p a s o 3 ) y s e le s m o d if ic a p a r a g e n e r a r la s ig u ie n t e. g e n e r a c ió n son. p o d id o. tre s :. m e d ia n t e. lo s. r e p r o d u c c ió n ,. lla m a d o s c ru c e. y. o p e ra d o re s. m u t a c ió n .. E l. g e n é t ic o s. (p a s o. o p e ra d o r. de. 4 ). E s to s. c ru c e. o p e ra d o re s. in t e n t a. s im u la r. la. r e p r o d u c c ió n s e x u a l, d e t a l m a n e r a q u e lo s in d iv id u o s r e s u lt a n t e s d e l c r u c e c o n t e n d r á n in f o r m a c ió n d e v a r io s in d iv id u o s . E l o p e r a d o r d e m u t a c ió n s im u la la m u t a c ió n b io ló g ic a , de. ta l. m a n e ra. in d iv id u o s un. que. lo s. in d iv id u o s. o r ig in a le s . E l o p e r a d o r d e. in d iv id u o. de. una. g e n e r a c ió n. a. la. m u ta d o s. s e rá n. r e p r o d u c c ió n. lig e r a m e n t e. s im p le m e n t e. d if e r e n t e s. c o p ia. s in. de. lo s. m o d if ic a c ió n. s ig u ie n t e . A s í e n la s ig u ie n t e g e n e r a c ió n , a lg u n o s. in d iv id u o s s im p le m e n t e h a b r á n s id o c o p ia d o s , y o t r o s c r u z a d o s y / o m u t a d o s .. F u n c ió n d e e v a lu a c ió n y fu n c ió n d e a p titu d ( fitn e s s ). La. f u n c ió n. q u ie r e. de. e v a lu a c ió n. lle g a r a. g e n e r a lm e n t e. es. o p t im iz a r ( e je m p lo : n ú m e r o. la. f u n c ió n. o b je t iv o , e s. d e c ir ,. e s lo. que. se. d e a c ie r t o s , n ú m e r o d e m o v im ie n t o s , e t c . ) .. E s n e c e s a r io d e c o d i f ic a r la s o lu c ió n p r e s e n t e e n e l c r o m o s o m a p a r a e v a lu a r la .. La. f u n c ió n. de. a p t it u d. ( f it n e s s ) ( L ó p e z , 2 0 1 0 ) e s la q u e p e r m it e v a lo r a r la a p t it u d d e lo s. in d iv id u o s y d e b e t o m a r s ie m p r e v a lo r e s p o s it iv o s . A m b a s f u n c io n e s s u e le n s e r ig u a le s , p e r o p u e d e s e r q u e la f u n c ió n o b je t iv o s e a m u y c o m p le ja , t o m e v a lo r e s n e g a t iv o s , o n o p r o p o r c io n e. un. v a lo r. n u m é r ic o. y,. por. lo. ta n to ,. sea. n e c e s a r io. de. c o d if ic a r s e. d e f in ir u n a. f u n c ió n. de. a p t it u d d if e r e n t e .. E n. un. a lg o r it m o. a d e c u a d a m e n te. g e n é t ic o con. e lla .. la. in f o r m a c ió n. C óm o. n o s o tro s. hem os. u t iliz a r e m o s. ha. v is t o , la. e x is t e n. c o d if ic a c ió n. p a ra. poder. n u m e ro s o s y. e n te ra .. de. aunque. v e z d e f in id o. e l s is t e m a d e c o d if ic a c ió n a e m p le a r s e v e r á c ó m o a c t ú a n lo s o p e r a d o r e s. 8. b in a r ia. s is t e m a s. c o d if ic a c ió n ,. b á s ic o s d e s e le c c ió n , c r u c e y m u t a c ió n s o b r e e s t e c ó d ig o .. re a l,. t r a b a ja r. U na.
(18) C a p ítu lo I :” A lg o ritm o s G e n é tic o s”. 1 .1 .4 . O p e ra d o re s g e n é tic o s. E n. su. fo rm a. m ás. s im p le , u n. a lg o r it m o. g e n é t ic o. c o n s ta. de. lo s. s ig u ie n t e s o p e r a d o r e s. g e n é t ic o s ( L ó p e z , 2 0 1 0 ) : s e le c c ió n , r e p r o d u c c ió n , c r u c e ( c r o s s o v e r ) y m u t a c ió n .. S e le c c ió n. E l. p ro c e s o. de. a d a p ta d o s , n a t u r a le z a. p a ra. que. e x is t e n. d e s c e n d e n c ia . d e v o ra d o es que. s e le c c ió n. s ir v e. p a ra. a c tú e n. v a r io s. de. fa c to re s. E l p r im e r o. de. e n c u e n tre. p a r e ja. que es. p o rq u e. p a ra. a. lo s. p r o g e n it o r e s. to d o s. p o r d e p re d a d o re s , o. escoger. de. in t e r v ie n e n que sea. in d iv id u o s la. s ig u ie n t e. p a ra. c o n s ig a. de. que. un. la. p o b la c ió n. g e n e r a c ió n .. in d iv id u o. s o b r e v iv ir , y a. sea. pueda. p o rq u e. m e jo r E n. la. te n e r no. es. c a p a z d e p r o c u r a r s e a lim e n t o . L o s e g u n d o. r e p r o d u c ir s e . E l ú lt im o. fa c to r e s q u e. la c o m b in a c ió n d e. a m b o s in d iv id u o s s e a a p t a p a r a c r e a r u n n u e v o in d iv id u o . S in. e m b a rg o , e n. p e ro. la r e a lid a d e s p o s ib le q u e “ e l m e jo r ” in d iv id u o n o p u e d a r e p r o d u c ir s e ,. in d iv id u o. o tro. d e “ p e o r c a lid a d ” p u e d a c o n s e g u ir lo . A u n q u e e s t e h e c h o e s m e n o s. p r o b a b le , s ig u e s ie n d o p o s ib le .. E n. lo s. a lg o r it m o s. g e n é t ic o s ,. la. s e le c c ió n. es. un. c o n ju n t o. de. r e g la s. que. s ir v e n. p a ra. e le g ir a lo s p r o g e n it o r e s d e la s ig u ie n t e g e n e r a c ió n . E s t o s p r o g e n it o r e s s e r e p r o d u c ir á n ( c r u z a m ie n t o g e n é t ic o ) y g e n e r a r á n d e s c e n d e n c ia .. U n. s is t e m a. s is t e m a. c o n s is t e. in d iv id u o s . escoger. la. D e. la. in d iv id u o s g a r a n t iz a. m u y u t iliz a d o. esos. m a d re de. un. p o b la c ió n. la. escoger. se. r e p it e. p o b la c ió n. p a ra. a le a t o r ia m e n t e se. escoge. e l p ro c e s o : y. se. e lig e. al. de. la. p o b la c ió n. e l m e jo r d e se. escoge. in d iv id u o. s e le c c ió n. to d o s. un. p a ra. c ie r t o. m e jo r. n ú m e ro. de. s e r e l p a d re . P a ra. a le a t o r ia m e n t e con. p o r to rn e o . E s te. a. un. c a lid a d .. n ú m e ro. E s te. de. s is t e m a. d e d iv e r s id a d , y a q u e n o s ie m p r e s e e le g ir á a l m e jo r in d iv id u o d e te n e r. que. e l v e n c e d o r,. lo s a lg o r it m o s g e n é t ic o s e s la. in d iv id u o s. m í n im o. p o s ib ilid a d e s d e s e rá. en. en. é s te. d e s c e n d e n c ia .. P e ro ,. por. el. c o n t r a r io ,. e x is t e n. t e n g a d e s c e n d e n c ia , y a q u e s i e s e s c o g id o e n. t a m b ié n. e x is t e. la. s e le c c ió n. p o r r u le t a. la. c u a l c o n s ta. g ra n d e s. a lg ú n t o r n e o , de. lo s. pasos. s ig u ie n t e s :. . D e t e r m in a r la a p t it u d d e la p o b la c ió n A , d o n d e A =. Σ F i d o n d e i= ( 1 . . n ) y c a d a F i e s. e l v a lo r d e la f u n c ió n d e a p t it u d a p lic a d a a l i - é s im o in d iv id u o .. 9.
(19) C a p ítu lo I :” A lg o ritm o s G e n é tic o s”. . C a lc u la r la p r o b a b ilid a d d e a d a p t a b ilid a d. . S e le c c io n a r. a le a t o r ia m e n t e. a s ig n a d a. de. la. r u le t a. in d iv id u o. se. g e n e ra. un. nuevo. ( p r o p o r c io n a l a un. n ú m e ro. c o r r e s p o n d ie n t e a l in d iv id u o. d e c a d a in d iv id u o c o m o p i = F i/ A c o n ju n t o. su. de. n. in d iv id u o s. p r o b a b ilid a d. a le a t o r io ;. si. d ic h o. de. según. la. p o r c ió n. a d a p t a b ilid a d ) . P o r c a d a. n ú m e ro. e s tá. d e n tro. d e l á re a. i e n t o n c e s e s t e in d iv id u o e n c u e s t ió n e s s e le c c io n a d o .. R e p ro d u c c ió n. E n. e s te. c o n te x to ,. d e c ir , u n la. se. in d iv id u o. r e p r o d u c c ió n. e n te n d e rá. p a s a rá. es. un. a. la. por. “ r e p r o d u c c ió n ”. la. c lo n a c ió n. de. un. in d iv id u o . E s. s ig u ie n t e g e n e r a c ió n s in m o d if ic a c ió n . D e e s t a m a n e r a ,. o p e ra d o r. g e n é t ic o. que. se. c o n tra p o n e. a l c ru c e. y. la. m u t a c ió n ,. p u e s t o q u e e s t o s ú lt im o s m o d if ic a n lo s in d iv id u o s q u e p a s a n a la s ig u ie n t e g e n e r a c ió n . E l o b je t iv o. d e la r e p r o d u c c ió n e s m a n t e n e r e n la s ig u ie n t e g e n e r a c ió n. a in d iv id u o s c o n. f it n e s s a lt a d e la p r e s e n t e g e n e r a c ió n .. R e la c io n a d o. con. lo s. in d iv id u o s. m e jo r e s. e l c o n c e p to de. de. r e p r o d u c c ió n. una. g e n e r a c ió n. e s tá. a. la. el de. “ e lit is m o ” , e l c u a l m a n t ie n e a. s ig u ie n t e ,. p a ra. que. no. se. p ie r d a. su. in f o r m a c ió n .. C ru ce. D u r a n t e e s t a f a s e s e c r u z a n o m e z c la n lo s in d iv id u o s s e le c c io n a d o s e n la f a s e a n t e r io r . E s. d e c ir ,. lo s. d if e r e n t e s. genes. h ijo s .. de. E x is t e n. lo s. dos. d iv e r s o s. p a d re s. se. m é to d o s. m e z c la n. de. e n tre. c ru c e , p e ro. sí. lo s. p a ra m ás. dar. lu g a r. u t iliz a d o s. a. lo s. son. lo s. s ig u ie n t e s :. . C ru c e. basado. p a d re s , s o n. en. u n p u n t o : lo s d o s in d iv id u o s s e le c c io n a d o s p a r a ju g a r e l p a p e l d e. r e c o m b in a d o s. p o r m e d io. de. la. s e le c c ió n. de. un. p u n to. de. c o rte , p a ra. p o s t e r io r m e n t e in t e r c a m b ia r la s s e c c io n e s q u e s e e n c u e n t r a n a la d e r e c h a d e d ic h o p u n t o . E s d e c ir , lo s g e n e s d e l p a d r e 1 a la iz q u ie r d a d e l p u n t o d e c o r t e f o r m a n p a r t e d e l h ijo 1. y lo s s it u a d o s a. la. d e re c h a. fo rm a ra n. p a rte. d e l h ijo 2 , m ie n t r a s q u e. con el. p a d r e 2 s u c e d e r á lo c o n t r a r io .. . C r u c e p u n t o a p u n t o : e s t e t ip o d e c r u c e e s s im ila r a l a n t e r io r p e r o r e a liz á n d o s e p a r a cada. gen. de. lo s. p a d re s .. P or. ta n to ,. en. 10. e s te. c ru c e. lo s. genes. p a re s. d e l p a d re 1.
(20) C a p ítu lo I :” A lg o ritm o s G e n é tic o s”. f o r m a r á n p a r t e d e l h ijo 1 y lo s g e n e s im p a r e s f o r m a r á n p a r t e d e l h ijo 2 , m ie n t r a s q u e p a r a e l p a d r e 2 s u c e d e r á lo c o n t r a r io .. . C r u c e m u lt ip u n t o : e n e s t e t ip o d e c r u c e s e s e le c c io n a a le a t o r ia m e n t e la c a n t id a d d e p u n to s q u e. se. van. a. u t iliz a r p a r a. e l c r u c e . D e e s t a f o r m a , y d e m a n e r a a n á lo g a a l. a n t e r io r c r u c e , s e ir á n in t e r c a m b ia n d o lo s g e n e s p a r a f o r m a r lo s d o s n u e v o s h ijo s .. . C r u c e s e s p e c í f ic o s d e. c o d if ic a c io n e s n o. b in a r ia s : P a r a. e s te. t ip o. d e c o d if ic a c ió n s e. p u e d e n d e f in ir , a d e m á s d e lo s a n t e r io r e s , o t r o s t ip o s d e o p e r a d o r e s d e c r u c e :. M e d ia : e l g e n. de. p a d r e s . T ie n e. la. la. d e s c e n d e n c ia. d e s v e n t a ja. de. to m a. que. e l v a lo r m e d io. ú n ic a m e n t e. se. de. lo s g e n e s d e. g e n e ra. un. lo s. d e s c e n d ie n t e. e n e l c ru c e d e d o s p a d re s .. M e d ia. g e o m é t r ic a :. c u a d ra d a. cada. d e l p ro d u c to. gen. de. lo s. de. la. d e s c e n d e n c ia. genes. de. lo s. to m a. p a d re s .. com o. v a lo r. P re s e n ta. la. ra íz. e l p r o b le m a. a ñ a d id o d e q u é s ig n o d a r a l r e s u lt a d o s i lo s p a d r e s t ie n e n s ig n o s d if e r e n t e s .. E x t e n s ió n :. se. to m a. la. m is m a s p o s ic io n e s d e. d if e r e n c ia. e x is t e n t e. e n tre. lo s. genes. s it u a d o s. en. la s. lo s p a d r e s y s e s u m a e l v a lo r m á s a lt o o s e r e s t a d e l. v a lo r m á s b a jo . S o lv e n t a e l p r o b le m a d e g e n e r a r u n ú n ic o d e s c e n d ie n t e .. M u ta c ió n. La. m u t a c ió n. se. c o n s id e r a. un. o p e r a d o r b á s ic o , q u e. p r o p o r c io n a. u n p e q u e ñ o e le m e n t o. d e a le a t o r ie d a d e n lo s in d iv id u o s d e la p o b la c ió n . S i b ie n s e a d m it e q u e e l o p e r a d o r d e c ru c e. es. e l r e s p o n s a b le. s o lu c io n e s ,. e l o p e ra d o r. e s p a c io. búsqueda. g e n é t ic a. de de. lo s. de de. e fe c tu a r m u t a c ió n. d e n tro. in d iv id u o s. la es. búsqueda. la. lo. e l r e s p o n s a b le. d e l a lg o r it m o. de. a. g e n é t ic o. p o b la c ió n .. y. E x is t e n. la r g o. d e l e s p a c io. d e l a u m e n to d e l fo m e n to. v a r io s. o. de. m é to d o s. de. p o s ib le s. r e d u c c ió n la. p a ra. del. v a r ia b ilid a d a p lic a r. la. m u t a c ió n a lo s in d iv id u o s d e u n a p o b la c ió n , p e r o e l m á s c o m ú n m e n t e u t iliz a d o e s e l d e m u t a r u n p o r c e n t a je d e lo s g e n e s t o t a le s d e la p o b la c ió n .. E s t e p o r c e n t a je d e g e n e s a m u t a r s e p u e d e s e le c c io n a r d e d o s m a n e r a s , d e f o r m a f ija , e s p e c if ic a n d o e l m is m o p o r c e n t a je d e m u t a c ió n a t o d a s la s g e n e r a c io n e s d e l a lg o r it m o g e n é t ic o. y de. fo rm a. v a r ia b le , e s d e c ir , m o d if ic a n d o. 11. e l p o r c e n t a je. de. m u t a c ió n. de una.
(21) C a p ítu lo I :” A lg o ritm o s G e n é tic o s”. g e n e r a c ió n búsqueda. a. o t r a , p o r e je m p lo. m ás. a m p lia. y. r e d u c ié n d o lo . D e. g lo b a l. al. p r in c ip io. e s ta e. ir. m a n e r a , s e c o n s ig u e h a c e r u n a r e d u c ié n d o la. en. la s. s ig u i e n t e s. g e n e r a c io n e s .. C o n o t r o t ip o d e c o d if ic a c io n e s ( p o r e je m p lo c o d if ic a c ió n r e a l) e x is t e n o t r a s o p c io n e s d e m u t a c ió n , a p lic a d a s c o n u n a p r o b a b ilid a d g e n e r a lm e n t e p e q u e ñ a :. . M u t a c ió n a l a z a r : M o d if ic a e l v a lo r d e u n g e n a s ig n a n d o c o n u n n u e v o v a lo r q u e s e e n c u e n tra. d e n tro. de. un. d e t e r m in a d o. ra n g o .. E l nuevo. v a lo r e s. in d e p e n d ie n t e. del. v a lo r p r e v io d e l g e n .. . M u t a c ió n. g a u s s ia n a :. D ado. un. c ro m o s o m a. p. con. un. gen. s e le c c io n a d o. p a ra. la. m u t a c ió n i, s e le a p lic a u n a d is t r ib u c ió n n o r m a l N d e m e d ia p i y d e s v ia c ió n e s t á n d a r s. (p a rá m e tro ).. A lt e r n a t iv a m e n t e. se. puede. d is m in u ir. e l v a lo r. de. s. a. m e d id a. que. a u m e n t a e l n ú m e r o d e g e n e r a c io n e s .. 1 .2 .. E n. B ib lio te c a s e n J a v a q u e im p le m e n ta n A G. la. p re s e n te. im p le m e n t a c ió n b ib lio t e c a s. in v e s t ig a c ió n de. zona. A G .. de. A. se. a n a liz a r o n. c o n t in u a c ió n. ju e g o s. o. J a v a f r a m e w o r k f o r E v o lu t io n a r y. k it. N o. to d a s. la s. se. de. C o m p u t in g. b ib lio t e c a s. m u e s tra. h e r r a m ie n t a s. ( J G A L ) , E v o lu t io n a r y C o m p u t a t io n J o u r n a l (J G A P ).. d if e r e n t e s. (J C L E C ), (E C J ). y. m e n c io n a d a s. b ib lio t e c a s un. e s t u d io. de. A G. Java Java. en. ja v a. p a ra. r e a liz a d o. la. de. la s. ( G a P la y g r o u n d ) ,. A. G e n e t ic A lg o r it h m. L ib r a r y. G e n e t ic A lg o r it h m s P a c k a g e. c u m p le n. con. lo s. r e q u is it o s. que. se. n e c e s it a n e n e l d e s a r r o llo d e u n e n t o r n o v is u a l p a r a la e x p e r im e n t a c ió n y u s o d e lo s A G con. f in e s d o c e n t e s , p o r lo q u e la in v e s t ig a c ió n s e c e n t r a e n e l t r a b a jo c o n la b ib lio t e c a. J G A P d e b id o a q u e la m is m a o f r e c e u n a. s o lu c ió n g e n é r ic a a d e c u a d a q u e s e a d a p t a a l. p r o b le m a e s p e c í f ic o q u e s e q u ie r e s o lu c io n a r .. 1 .2 .1 . B ib lio te c a G a P la y g ro u n d. La. b ib lio t e c a. a lg o r it m o. g e n é t ic o. p r o b le m a s d e se. usa. G a P la y g r o u n d. com o. dónde. es. el. un. k it. u s u a r io. de. h e r r a m ie n t a s. puede. d e f in ir. y. de. puede. p r o p ó s it o e je c u t a r. g e n e ra l sus. del. p r o p io s. o p t im iz a c ió n . E l T o o lk it s e r e a liz a e n e l le n g u a je J a v a , y r e q u ie r e ( c u a n d o una. a p lic a c ió n. en. m odo. 12. c o m p le t o ) u n. c o m p ila d o r. de. Java. y. un.
(22) C a p ítu lo I :” A lg o ritm o s G e n é tic o s”. c o n o c im ie n t o. de. la. p r o g r a m a c ió n. m uy. b á s ic o ( c o n o c im ie n t o. s u f ic ie n t e. p a ra. c o d if ic a r. u n a f u n c ió n d e a p t it u d ) ( M e t lo v , 2 0 1 0 ) .. G a P la y g r o u n d s e d is e ñ a p a r a s e r u s a d a p r in c ip a lm e n t e c o m o u n a a p lic a c ió n y n o c o m o un. a p p le t , lo. que. r e q u ie r e. r e - c o m p ila r p o r lo. m enos una. c la s e. y. el uso. de. un. a r c h iv o. lo c a l d e e n t r a d a / s a lid a ( I / O ) .. S u u s o c o m o u n a p p le t n o h a b ilit a la d e f in ic ió n d e lo s n u e v o s p r o b le m a s c o n la s n u e v a s f u n c io n e s. de. a p t it u d ,. s in. e m b a rg o. h a b ilit a. e l t r a b a jo. e x te n s o. con. m u c h a s v a r ia c io n e s. d e l p r o b le m a e x is t e n t e , a b r ie n d o c a d a a s p e c t o d e la d e f in ic ió n d e l p r o b le m a a l u s u a r io .. La. Zona. to d a v ía. de en. ju e g o s p a r a. G e o r g ia , s e. c o n s t r u c c ió n . L a s. e n c u e n tra. o p c io n e s. p a ra. la. a c t u a lm e n t e d e f in ic ió n. de. en. una. e ta p a. p r e lim in a r ,. n u e v o s p r o b le m a s n o. se. a p liq u e n p le n a m e n t e y n o h a y d o c u m e n t a c ió n d e J a v a , p o r lo q u e a c t u a lm e n t e s e lim it a a. ju g a r. con. p r e p a r a c ió n te n g a. lo s de. c u id a d o. p r o b le m a s. lo s con. d e f in id o s .. C uando. se. ju e g a. con. a r c h iv o s n u e v o s p a r á m e t r o s e n. el m odo. sus. que. p a rá m e tro s. de. e n tra d a , y a. no. de hay. lo s. p a rá m e tro s. (o. la. a p lic a c ió n ) , p o r f a v o r , p r o t e c c ió n. c o n tra. la s. e n t r a d a s ile g a le s. 1 .2 .2 . B ib lio te c a J C L E C. La. b ib lio t e c a. JC LE C. es. un. F ra m e w o rk. p u e d e u s a r s e p o r e s p e c ia lis t a s. de. ja v a. p a ra. la. c o m p u t a c ió n. e v o lu t iv a ,. que. y p r in c ip ia n t e s .. M o d o s d e e je c u c ió n. . E l m o d o d e e x p e r t o b a s a d o e n u n a r c h iv o d e c o n f ig u r a c ió n .. . E l m o d o in t e r a c t iv o b a s a d o e n u n G U I c o n c h a r t in g .. M ú ltip le s c o d ific a c io n e s in d iv id u a le s. . E l g e n o t ip o lin e a l ( e l b in a r io , e n t e r o y r e a l) .. . E l g e n o t ip o d e l á r b o l ( e l á r b o l d e la e x p r e s ió n y á r b o l d e la s in t a x is ) .. . L o s c r u z a m ie n t o s m ú lt ip le s y o p e r a d o r e s d e m u t a c ió n p a r a c a d a t ip o d e in d iv id u o .. 13.
(23) C a p ítu lo I :” A lg o ritm o s G e n é tic o s”. E n. JC LE C. lo s. lo s. nuevos. a lg o r it m o s ). p re s e n ta n d o. c o m p o n e n te s. pueden. una. a g re g a rs e. a p lic a c ió n. ( la s. c o d if ic a c io n e s , lo s o p e r a d o r e s g e n é t ic o s y / o. f á c ilm e n t e. g e n é t ic a. p a r a le la. al en. s is t e m a . la. E s. a p lic a c ió n. e x t e n s ib le. de. y. r e u s a b le. lo s a lg o r it m o s . E n. la. f ig u r a s e m u e s t r a e l d ia g r a m a d e la je r a r q u í a d e c la s e s .. La. je r a r q u í a. s o b re. su. de. c la s e s. p re s e n ta. c o d if ic a c ió n . L a. una. in f o r m a c ió n. in t e r f a z. in d iv id u a l q u e. e s in c lu id a. en. la s. no. c o n t ie n e. c la s e s q u e. in f o r m a c ió n. lle v a n a c a b o e s t a. in t e r f a z .. 1 .2 .3 . B ib lio te c a E C J. La. b ib lio t e c a. E C J p e r m it e. s e le c c ió n d e e s t ilo s d e A G. la. c r e a c ió n. de. un. s is t e m a. de. c ó m p u to. e v o lu t iv o. que. u s a la. y e l m e c a n is m o d e e n g r a n a d o c o n t u b e r í a s d e s e le c c ió n d e l. t o r n e o , d e l c r u z a m ie n t o y d e la m u t a c ió n .. E s ta la s. in c lu y e. cóm o. e s p e c ie s. c o rre r. con. e. m ás. u s a r e l p a rá m e tro. in d iv id u o s , de. un. cóm o. h ilo. de. a r c h iv a y p a r á m e t r o s d e l p a d r e , la r e la c ió n e n t r e. hacer. o p e ra d o re s. e je c u c ió n. y. p a rá m e tro .. 14. cóm o. p e r s o n a liz a d o s im p r im ir. fu e ra. y la. tu b e ría s ,. cóm o. in f o r m a c ió n. del.
(24) C a p ítu lo I :” A lg o ritm o s G e n é tic o s”. Los. p a rá m e tro s. de. E C J. son. e s c r it o s. en. una. lí n e a. en. el Java. p r o p e r t y - lis t s t y le . E llo s. p u e d e n e s t a r e n u n o d e lo s d o s f o r m a t o s s ig u ie n t e s :. . p a r a m e t e r n a m e = v a lu e. . p a r a m e t e r n a m e v a lu e. E C J. es. un. apoyo. a t ó m ic o. y. un. ju e g o. basado. en. la. m e c a n o g ra fía. y. d e f in e. lo s. t ip o s. a t ó m ic o s c o n u n s u b c la s s d e G P T y p e lla m a d o G P A t o m ic T y p e .. A dem ás. de. E u ro p e o. apoya. E X C E S IV A. e s to. E C J. la. s e le c c ió n. e c . s e le c t , e l G im n a s io. G re e d y ,. B e s t S e le c t io n. a p lic a. F ir s t S e le c t io n. ( r e c o g ie n d o. de. d e l to rn e o ,. la. T r ib u n a l d e. J u s t ic ia. s e le c c ió n ( R o u le t t e ) p r o p o r c io n a l, K o z a e s t ilo. ( d e v o lv ie n d o. m a n e ra. e l p a q u e te. el. u n if o r m e. p r im e r. de. lo s. in d iv id u o. m e jo r e s. en. N. la. p o b la c ió n ) ,. in d iv id u o s. de. la. p o b la c ió n ) , y u n o p e r a d o r d e s e le c c ió n c o n ju n t a q u e r e c o g e a p a r t ir d e u n a v a r ie d a d d e m é t o d o s d e s e le c c ió n .. E c .b re e d. TJC E. r e p r o d u c c io n e s. t ie n e. d if e r e n t e s c la s e s q u e. d if e r e n t e s. ju n t a s. en. fo rm a s. a lm a c e n a r lo s r e s u lt a d o s , la f u e r z a d e N e l o p e r a d o r g e n é t ic o. que. se. e s tá. p e r m it e n. lo s o p e r a d o r e s d e. d if e r e n t e s .. P or. una. e je m p lo ,. c o la d e. uno. puede. in d iv id u o s a s e r d e v u e lt o s a la v e z , y c a m b ia r. u t iliz a n d o. e le g ir a l a z a r e n t r e lo s o p e r a d o r e s d e N. a. d e s p u é s d e a lg u n a s g e n e r a c io n e s d e N , y. r e p r o d u c c ió n d if e r e n t e s .. 1 .2 .4 . B ib lio te c a J G A L. B ib lio t e c a p a ra. la. de. A lg o r it m o. p la n if ic a c ió n. a lg o r it m o s. b á s ic o s :. c re a r n u e v o s. G e n é t ic o y. uso. D e f a u lt. en. de. Java. (J G A L ), e s u n. A lg o r it m o s. C ro s s. O v e rd e. a lg o r it m o s . E l c r o m o s o m a. es. y. G e n é t ic o s . R o u le t t e. c o d if ic a d o. ju e g o La. de. c la s e s y f u n c io n e s. b ib lio t e c a. R e p r o d u c io n , en. el m odo. c o n t ie n e. adem ás. b in a r io. lo s. p e r m it e. p e ro. en. un. f u t u r o c e r c a n o s e r á p o s ib le c o d if ic a r e l c r o m o s o m a c o n e l u s o d e le t r a s ( L u k e , 2 0 1 1 ) .. 1 .2 .5 . B ib lio te c a J G A P. JG A P. son. la s. s ig la s. de. Java. G e n e t ic A lg o r it h m s P a c k a g e. (p a q u e te. de. a lg o r it m o s. g e n é t ic o s p a r a J a v a ) . E s u n c o m p o n e n t e d e p r o g r a m a c ió n d e a lg o r it m o s g e n é t ic o s q u e se. u t iliz a. com o. un. fra m e w o rk .. Fue. d is e ñ a d o. 15. p a ra. que. fu e ra. m uy. f á c il d e. u s a r,. es.
(25) C a p ítu lo I :” A lg o ritm o s G e n é tic o s”. a lt a m e n t e. m o d u la r. y. c o n f ig u r a b le ,. con. e s ta. b ib lio t e c a. es. f á c il. c re a r. nuevos. y. p e r s o n a liz a d o s o p e r a d o r e s g e n é t ic o s ( M ic h a y P . , 2 0 1 1 ) .. S e. tra ta. de. p a r t ic u la r .. una. P or. im p le m e n t a n. s o lu c ió n. esa. la s. ra z ó n. c la s e s. g e n é r ic a , se. e. s in. deben. r e la c ió n. c re a r. a lg u n a. nuevas. con. c la s e s. un. que. p r o b le m a h e re d a n. o. in t e r f a c e s m e n c io n a d a s . A s í s e a d a p t a J G A P a l p r o b le m a. e s p e c í f ic o q u e s e q u ie r e s o lu c io n a r .. 1 .3 .. A lg o ritm o s G e n é tic o s e n la a s ig n a tu ra d e In te lig e n c ia A rtific ia l. A c t u a lm e n t e e x is t e n d o s t e n d e n c ia s e n c u a n t o a l d e s a r r o llo d e s is t e m a s d e I n t e lig e n c ia A r t if ic ia l. (IA ):. lo s. s is t e m a s. e x p e rto s. y. la s. re d e s. n e u r o n a le s .. Los. s is t e m a s. e x p e rto s. in t e n t a n r e p r o d u c ir e l r a z o n a m ie n t o h u m a n o d e f o r m a s im b ó lic a . L a s r e d e s n e u r o n a le s lo. hacen. desde. una. p e r s p e c t iv a. m ás. b io ló g ic a. (re c re a n. la. e s tru c tu ra. de. un. c e re b ro. h u m a n o m e d ia n t e a lg o r it m o s g e n é t ic o s ) , ( M it c h e ll, 1 9 9 6 ) .. Los. A G. s u rg e n. búsqueda. y. com o. h e r r a m ie n t a s. o p t im iz a c ió n ,. p ro d u c to. p a ra del. la. s o lu c ió n. a n á lis is. de. de. lo s. p r o b le m a s. s is t e m a s. c o m p le jo s. a d a p t a t iv o s. de. en. la. n a t u r a le z a , y c o m o r e s u lt a d o d e a b s t r a e r la e s e n c ia d e s u f u n c io n a m ie n t o .. 1 .3 .1 . U tiliz a r A G. y n o o tro s m é to d o s c o n o c id o s. Las. se. ra z o n e s. buenos. que. m ie n t r a s. el. pueden p r o b le m a. a rg u m e n ta r no. es. m uy. son. v a r ia s .. c o m p le jo .. Los Los. m é to d o s A G. c o n o c id o s. p e r m it e n. la. son. s o lu c ió n. e f ic ie n t e d e f u n c io n e s e x t r e m a d a m e n t e c o m p le ja s .. Las. p o t e n c ia lid a d e s. de. lo s. A G. se. pueden. r e s u m ir p o r s u s. h a b ilid a d e s. p a ra. r e s o lv e r. u n a v a r ie d a d d e p r o b le m a s m u y d if í c ile s :. . T r a b a ja r s in c o n o c im ie n t o p r e v io d e la f u n c ió n a o p t im iz a r .. . O p t im iz a r f u n c io n e s “ r u id o s a s ” .. . T r a b a ja r s in in f o r m a c ió n s e c u n d a r ia c o m o g r a d ie n t e s .. L a m a y o r í a d e lo s e s p e c ia lis t a s e n e s t e t e m a c o in c id e n e n q u e lo s A G la s. d if ic u lt a d e s. re p re s e n ta d a s. en. lo s. p r o b le m a s. in s o lu b le s p o r o t r o s m é t o d o s .. 16. de. la. v id a. re a l. p u e d e n r e s o lv e r. que. a. veces. son.
(26) C a p ítu lo I :” A lg o ritm o s G e n é tic o s”. P a r a G o ld b e r g ( 1 9 7 5 ) e l t e m a c e n t r a l d e la in v e s t ig a c ió n e n A G el. b a la n c e. e n tre. la. e f ic a c ia. y. la. e f ic ie n c ia. n e c e s a r ia. c o n s is t e e n la r o b u s t e z :. p a ra. s o b r e v iv ir. en. m uchos. a m b ie n t e s d if e r e n t e s .. G o ld b e r g d e s t a c a la s f o r m a s e n q u e d if ie r e n lo s A G. . Los. A G. t r a b a ja n. con. una. c o d if ic a c ió n. del. d e lo s s is t e m a s t r a d ic io n a le s :. c o n ju n t o. de. p a rá m e tro s ,. no. con. lo s. p a rá m e tro s e n s í. . Los A G. r e a liz a n. la. búsqueda. a. p a r t ir d e. una. p o b la c ió n. de. p u n to s , n o. d e u n p u n to. s im p le . . Los. A G. s ó lo. u t iliz a n. la. in f o r m a c ió n. de. la. f u n c ió n. o b je t iv o ,. s in. d e r iv a d a s. u. o tro. c o n o c im ie n t o a u x ilia r . . E n. Los A G. un. u t iliz a n r e g la s d e t r a n s ic ió n p r o b a b ilí s t ic a s , n o d e t e r m in í s t ic a s .. t r a b a jo. G o ld b e r g. expone. a lg u n o s. m o t iv o s. por. lo s. que. lo s. A G. pueden. ser. a t r a c t iv o s p a r a e l d e s a r r o llo d e a p lic a c io n e s ( G o lb e r g , 1 9 8 9 ) :. 1.. P u e d e n r e s o lv e r p r o b le m a s d if í c ile s d e f o r m a r á p id a y c o n f ia b le .. 2.. S o n f á c ile s d e e n la z a r a s im u la c io n e s y m o d e lo s e x is t e n t e s .. 3.. S o n e x t e n s ib le s .. 4.. S o n f á c ile s d e h ib r id iz a r .. 1 .3 .2 . A p lic a c io n e s tra d ic io n a le s. T e n d e n c ia s re c ie n te s. La. c r e a c ió n. r e c ie n t e s e n a c e rc a rs e. de. s is t e m a s. in v e s t ig a c io n e s. m ás. e l c a m p o d e la o p t im iz a c ió n p u e s s e c o m b in a la h a b ilid a d d e lo s A G. p a ra. r á p id a m e n t e. a. h í b r id o s. un. á re a. ha. s id o. c e rc a n a. un. im p e r a t iv o. a l ó p t im o. con. de. la s. m é t o d o s b a s a d o s e n c á lc u lo. q u e t ie n e n u n a lc a n c e lo c a l ( M it c h e ll, 1 9 9 6 ) .. S e g ú n e l c r it e r io d e a lg u n o s e s p e c ia lis t a s lo s s is t e m a s e n e s t a á r e a s e c la s if ic a n e n : 1.. S is t e m a s o r ie n t a d o s a a p lic a c io n e s .. P a r a u s u a r io s q u e q u ie r e n u t iliz a r A G. p e r o s in s a b e r s u s d e t a lle s .. E je m p lo s : E v o lv e r , O m e g a , P C / B e a g le. 17.
(27) C a p ítu lo I :” A lg o ritm o s G e n é tic o s”. 2.. S is t e m a s o r ie n t a d o s a a lg o r it m o s .. D iv id id o s e n :. . S is t e m a s d e a lg o r it m o s e s p e c í f ic o s. P oseen. un. ú n ic o. A G. p e ro. p o d e r o s o . P o r lo. g e n e ra l s e. o fre c e n. en. fu e n te. p a ra. q u e lo s e s p e c ia lis t a s lo s a d a p t e n a s u s e x ig e n c ia s .. E je m p lo s : E s c a p a d e , G A G A , G A U C S D , G é n e s is .. . B ib lio t e c a s d e a lg o r it m o s. O f r e c e n p o d e r o s a s c o le c c io n e s d e A G. 3.. p a r a m e t r iz a d o s. H e r r a m ie n t a s d e t r a b a jo ( T o o lk it s ) .. D iv id id o s e s t o s a s u v e z e n :. . S is t e m a s e d u c a c io n a le s .. O r ie n t a d o s a la e n s e ñ a n z a d e lo s c o n c e p t o s d e lo s A G .. . S is t e m a s d e p r o p ó s it o g e n e r a l.. D e ja n. a. lo s. p ro g ra m a d o re s. d e s a r r o lla r a p lic a c io n e s y a lg o r it m o s y p e r s o n a liz a r. e l a m b ie n t e .. U na. c la s e. de. p r o b le m a s. donde. lo s. A G. han. m o s tra d o. e s p e c ia le s. r e s u lt a d o s. son. lo s. p r o b le m a s d e s e c u e n c ia c ió n ( P o n c e , 1 9 9 7 ) . E llo s a p a r e c e n f r e c u e n t e m e n t e e n m u c h a s c ie n c ia s de. a p lic a d a s . P o r e je m p lo , e l p r o b le m a. r u t e o , e l p r o b le m a. p la n if ic a c ió n. de. de. ta re a s ,. la. d e l v ia ja n t e. m o c h ila , e l p r o b le m a. e l p r o b le m a. de. búsqueda. de de. de. c o m e r c io , lo s p r o b le m a s. c o lo r e a r g r a f o s , e l p r o b le m a un. c ir c u it o. de. H a m ilt o n ia n o , e n t r e. o t r o s . T o d o s e llo s s o n c o n o c id o s c o m o p r o b le m a s N P - c o m p le t o s , y e l h a lla z g o d e u n a s o lu c ió n. e x a c ta. e s tá. a s o c ia d o. a. la. búsqueda. en. un. e s p a c io. que. c re c e. e x p o n e n c ia lm e n t e c o n e l t a m a ñ o d e l p r o b le m a .. La. d in á m ic a. del. A G. es. c o n t r o la d a. por. lo s. p a rá m e tro s. t a le s. com o. e l ta m a ñ o. de. la. p o b la c ió n , y la s p r o b a b ilid a d e s d e c r u z a m ie n t o y m u t a c ió n . C a r a c t e r iz a n d o la d in á m ic a del A G. s e c o m p r e n d e n m e jo r la s c o n d ic io n e s b a jo la s c u a le s e l A G. g lo b a l. 18. c o n v e rg e a l ó p tim o.
(28) C a p ítu lo I :” A lg o ritm o s G e n é tic o s”. 1 .3 .3 . M e c a n is m o s d e re p ro d u c c ió n o s e le c c ió n. E s te. es. e l p ro c e s o. que. se. e n c a rg a. de. la. s e le c c ió n. de. lo s m e jo r e s. in d iv id u o s. de. una. la. que. g e n e r a c ió n a o t r a . L o s m e jo r e s s e le c c io n a d o s p a r t ic ip a n e n e l c r u c e .. P a ra. la. s e le c c ió n. e v a lu a d a. en. por. cada. r u le t a. uno. de. se. lo s. usa. la. in d iv id u o s. f u n c ió n. o b je t iv o. d e t e r m in a r á. (o. de. c u á n to s. a d a p t a c ió n ). in d iv id u o s. com o. e s te. p a r t ic ip a r á n e n e l c r u z a m ie n t o . E s t o s e r e a liz a d e la f o r m a s ig u ie n t e :. . S e e v a lú a la f u n c ió n e n c a d a u n o. . S e c a lc u la la s u m a d e t o d a s e s t a s e v a lu a c io n e s. . S e. c a lc u la. la. p r o b a b ilid a d. de. cada. uno. p a ra. s e r s e le c c io n a d o. com o. la. f r a c c ió n. de. e s a s u m a t o t a l q u e le c o r r e s p o n d e . S e g e n e r a n n ú m e r o s a le a t o r io s y s e s e le c c io n a n lo s in d iv id u o s. E je m p lo 1 .1 :. S upongam os que lo g r a r e s t o s e ría n. lo s. te n e m o s q u e. n e c e s it a m o s p u n to s .. m a x im iz a r la f u n c ió n x ^ 2 e n e l in t e r v a lo [ 0 …. c o d if ic a r lo s. C om o. son. 32. in d iv id u o s. p u n to s. de. d is t in t o s. la y. p o b la c ió n se. que. c o d if ic a r á. en. en. 3 1 ]. P a ra. n u e s tro. una. caso. cadena. de. v a lo r e s b in a r io s s ó lo n e c e s it a m o s u n a c a d e n a d e lo n g it u d 5 .. P a ra. una. p o b la c ió n. de. c u a tro. (4 ). in d iv id u o s ,. e l p ro c e s o. de. s e le c c ió n. p o r r u le t a. se. d e s c r ib e a c o n t in u a c ió n :. I n d iv id u o. C adena. V a lo r x. f/S U M A. C a n t id a d. C a n t id a d. e s p e ra d a. o b t e n id a. f/P R O M. a le a t o r ia m e n t e. 1. 01101. 13. 169. 0 .1 4. 0 .5 8. 1. 2. 11000. 24. 576. 0 .4 9. 1 .9 7. 2. 3. 01000. 8. 64. 0 .0 6. 0 .2 2. 0. 4. 10011. 19. 361. 0 .3 1. 1 .2 3. 1. 1 .0. 4 .0. 4. 293. 0 .2 5. 1 .0. 1. 576. 0 .4 9. 1 .9 7. 2. S U M A P R O M M A X. 1170 ( P r o m e d io ). 19. re a l.
(29) C a p ítu lo I :” A lg o ritm o s G e n é tic o s”. La. c a n t id a d. e s p e ra d a. s e ría. el. v a lo r. si. e s te. p ro c e s o. d e t e r m in í s t ic a , p e r o u n a d e la c a r a c t e r í s t i c a s d e lo s A G. se. h ic ie r a. de. fo rm a. e s e l u s o d e la a le a t o r ie d a d .. E s t o s e r e a liz a d e la f o r m a s ig u ie n t e :. S e. usa. e l v a lo r d e f ( x ) / S U M A c o m o p r o b a b ilid a d y s e f o r m a n in t e r v a lo s d o n d e c a d a. in d iv id u o t e n d r á u n t r a m o s e g ú n s u v a lo r d e p r o b a b ilid a d :. 1.. d e s d e 0 h a s ta 0 .1 4. 2.. d e s d e 0 .1 4 h a s ta 0 .6 3 = 0 .1 4 + 0 .4 9. 3.. d e s d e 0 .6 5 h a s ta 0 .6 9 = 0 .6 3 + 0 .0 6. 4.. d e s d e 0 .6 9 h a s ta 1 .0 0 = 0 .6 9 + 0 .3 1. C uando. se. g e n e ra. un. n ú m e ro. a le a t o r io , la. p r o b a b ilid a d. de. q u e e s t é e n e l in t e r v a lo d e. u n in d iv id u o e s t a r á e n f u n c ió n d e l t a m a ñ o d e l m is m o y p o r lo t a n t o d e s u a d a p t a c ió n a l m e d io .. C om o. se. ve. no. se. r e a liz a. un. p ro c e s o. d e t e r m in í s t ic o. a. la. h o ra. de. la. s e le c c ió n. lo. cual. p e r m it e u n a s im u la c ió n m á s e x a c t a d e l p r o c e s o n a t u r a l. E l p r o c e s o d e r e p r o d u c c ió n n o s ó lo g a r a n t iz a q u e e l in d iv id u o m e jo r a d a p t a d o t e n g a u n a p a r t ic ip a c ió n m á s f u e r t e e n la f o r m a c ió n. de. la. nueva. g e n e r a c ió n. s in o. que. e s ta. m a g n it u d. t a m b ié n. e s tá. f ija d a. p o r la. p r o p o r c ió n d e la a d a p t a c ió n d e a m b o s .. O tra s v a ria n te s d e s e le c c ió n. S ucede. que. p r o m e d io. son. r e la t iv a m e n t e n ú m e ro. en. la s. g e n e r a c io n e s. b a jo s . L a a lt o. g ra n d e. p r e s e n c ia. p ro v o c a. de. in ic ia le s. c o p ia s. que a. de. el. de. un. lo s. a lg u n a s c a d e n a s c o n. m e c a n is m o. e s ta s. A G. de. s u p e rc a d e n a s. v a lo r e s un. s e le c c ió n. de. v a lo r d e. a d a p t a b ilid a d a d a p t a b ilid a d. p r o p o r c io n a l. p ro v o c a n d o. así. la. a s ig n e. un. c o n v e r g e n c ia. te m p ra n a .. P o r e l c o n t r a r io , c u a n d o e s tá. c o n v e r g ie n d o ,. pequeña. y. p o r ta n to. la. el A G. v a r ia n z a. se. e n c u e n tra. e n tre. el esquem a. de. lo s. en. v a lo r e s. s e le c c ió n. 20. lo s ú lt im o s e s t a d o s , e s d e c ir , c u a n d o de. a d a p t a b ilid a d. p r o p o r c io n a l a s ig n a. de. la s. cadenas. es. m á s o m e n o s ig u a l.
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