Культурный алгоритм

Контенус

Культурный алгоритм вдохновлен принципом культурной эволюции. Культура включает в себя привычки, знания, верования, обычаи и нравы члена общества. Культура не существует независимо от окружающей среды и может взаимодействовать с окружающей средой через циклы положительной или отрицательной обратной связи. Изучение взаимодействия культуры в окружающей среде называется культурной экологией.

Культурный алгоритм можно объяснить в контексте вдохновения. По мере развития эволюционного процесса индивиды накапливают информацию о мире, которая передается другим индивидуумам в популяции. В совокупности этот объем информации представляет собой базу знаний, из которой члены населения могут черпать и использовать. Механизмы положительной обратной связи могут возникать, когда культурные знания указывают на полезные области окружающей среды, информация передается из поколения в поколение, используется, уточняется и адаптируется по мере изменения ситуации. Кроме того, через базу культурных знаний можно сообщить о потенциально опасных районах.

Целью обработки информации культурного алгоритма является улучшение обучения или конвергенции интегрированного метода поиска (обычно алгоритм эволюционный), использующий культурную эволюцию более высокого порядка.

Культурный алгоритм работает на двух уровнях: уровне населения и уровне культуры. Уровень популяции подобен эволюционному исследованию, где люди представляют возможные решения, они в основном различны, и их характеристики переводятся в функцию цели или стоимости в проблемной области.

Второй уровень – это пространство знаний или убеждений, где хранится информация, накопленная поколениями и доступная нынешнему поколению. Протокол связи используется, чтобы позволить двум пространствам взаимодействовать и определять типы информации, которой можно обмениваться.

Алгоритм фокусируется на структуре данных базы знаний, в которой хранятся различные типы знаний в зависимости от характера проблемы. Например, структуру можно использовать для записи найденного лучшего решения-кандидата вместе с обобщенной информацией об областях пространства поиска, которые должны быть прибыльными (приводить к хорошим решениям-кандидатам). Это культурное знание обнаруживается в ходе популяционных эволюционных исследований и, в свою очередь, используется для влияния на последующие поколения. Функция принятия ограничивает передачу знаний от населения к базе знаний.

Алгоритм является абстрактным, обеспечивая гибкость в интерпретации процессов, таких как принятие информации, структура базы знаний и специальный встроенный эволюционный алгоритм.

Культурный алгоритм изначально использовался как инструмент моделирования для изучения культурной экологии. Он был адаптирован для использования в качестве алгоритма оптимизации в самых разных областях, не ограничиваясь оптимизацией ограничений, комбинаторной оптимизацией и оптимизацией непрерывных функций.

Структура базы знаний обеспечивает механизм для включения информации, относящейся к проблеме, в выполнение масштабируемого поиска. Функции принятия, которые контролируют поток информации в базу знаний, обычно являются жадными, включая только лучшую информацию из текущего поколения и переопределяя существующие знания только в том случае, если они являются улучшением. Функции принятия традиционно являются детерминированными, хотя изучались вероятностные и нечеткие функции принятия.