بررسی مزایایی از الگوریتم ژنتیک – علیرضا محمودی فرد

طبق گزارش کلام ماندگار، الگوریتم ژنتیک جزو قوی‌ترین و پرکاربردترین روش‌های بهینه‌سازی هوشمند است. می‌توان قابلیت‌های الگوریتم ژنتیک را نتیجه امتیازات ویژه این روش دانست که از آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. امتیاز اول، جستجوی چند جانبه و کار بر روی جمعیتی از متغیرها در آن واحد است؛ الگوریتم ژنتیک، در یک جمعیت از جواب‌ها و با مجموعه‌ای از آن‌ها شروع به جستجو می‌کند، نه با یک جواب واحد؛ بدین‌ترتیب به‌جای یافتن نقطه مناسب، محدوده‌های مناسب در فضای متغیرها شناسایی می‌شوند؛ با انتخاب والدین متناسب با شایستگی آن‌ها از تمامی فضای متغیرها جستجوی هوشمند و موثری برنامه‌ریزی می‌شود که امکان یافتن نقطه‌ی بهینه مطلق را افزایش می‌دهد؛ به‌عبارت دیگر، الگوریتم ژنتیک تحت‌تاثیر جواب بهینه‌ی موضعی قرار نمی‌گیرد.
2. امتیاز دوم، استفاده از مقدار تابع هدف برای جستجو است؛ بنابراین نیازی به اطلاعات جانبی دیگر مانند مشتق تابع ندارد؛ به همین دلیل به‌راحتی می‌توان از این روش در بهینه‌سازی توابع منفصل و یا توابع دارای تغییرات ناگهانی و چندین نقطه بهینه موضعی استفاده کرد.
3. امتیاز سوم، استفاده از قواعد احتمالی به‌جای قواعد قطعی است. در بسیاری از روش‌های بهینه‌سازی، با استفاده از یک قانون معین از نقطه‌ای خاص در فضای جستجو به نقاط دیگر می‌رویم. روش نقطه به نقطه، از این جهت خطرناک است که در فضاهای جستجوی چند بهینه‌ای، احتمال قرار گرفتن در بهینه موضعی وجود دارد. الگوریتم ژنتیک در قیاس با این روش‌ها، به‌طور همزمان با مجموعه‌ای از نقاط کار می‌کند و به‌طور موازی، از ماکزیمم‌های مختلف بالا رفته و بنابراین احتمال رسیدن به یک جواب اشتباه، کاهش می‌یابد؛ البته استفاده‌ی الگوریتم ژنتیک از قواعد احتمالی به‌معنای یک جسجوی صرفا تصادفی نیست، بلکه این الگوریتم از انتخاب طبیعی به‌عنوان ابزاری برای هدایت عمل جستجو در مناطقی از فضا استفاده می‌کند.
4. امتیاز چهارم، کلی بودن الگوریتم و مستقل بودن اجزای آن است؛ الگوریتم ژنتیک به‌خاطر طبیعیت تکاملی، جواب‌ها را بدون توجه به طرز کار ویژه‌ی مساله، جستجو می‌کند و می‌تواند با هر نوع تابع هدف و محدودیت (خطی و غیر خطی) در فضای جستجو (گسسته، پیوسته یا مرکب) کار کند؛ به‌عبارت دیگر، این الگوریتم انعطاف‌پذیری بالایی دارد.
5. امتیاز پنجم الگوریتم ژنتیک، این است که بدون توجه به دامنه‌ی یک مساله‌ی خاص، جستجوی خود را به‌وسیله‌ی اَعمال فوق‌العاده ساده‌ای انجام می‌دهد که بسیار ساده و قابل درک است؛ در عمل، الگوریتم ژنتیک به طرز حیرت‌آوری در جستجوی فضاهای پیچیده‌ی کاملا غیر خطی و چند بعدی، به‌صورتی سریع و موثر عمل می‌کند.
6. امتیاز ششم آن، این است که در این روش، محاسبات به‌طور دقیق انجام شده و هیچ‌گونه تقریبی نظیر خطی‌سازی تابع هدف، گرد کردن نتایج و تغییر متغیرهای گسسته به پیوسته و بالعکس وجود ندارد.

علیرضا محمودی‌فرد – محققِ حوزه بهینه‌سازی