К числу новых генетических операторов относятся сегрегация, транслокация, дупликация, делеция.
Сегрегация – это случайный селекционный процесс синтеза хромосом дочерней особи из различных по размеру, количеству и местоположению фрагментов хромосом родительских особей. Основное требование, которое необходимо соблюдать при выполнении сегрегации, – сохранение длины генотипа.
Пример сегрегации для создания потомка из трёх родительских хромосом приведён ниже:
– родительские хромосомы:
a1 | b1 | c1 | d1 | e1 | f1 | g1 | h1 |
a2 | b2 | c2 | d2 | e2 | f2 | g2 | h2 |
a3 | b3 | c3 | d3 | e3 | f3 | g3 | h3 |
– дочерние хромосомы:
d1 | e1 | f1 | g1 | f2 | b3 | c3 | d3 |
Генетический оператор транслокации позволяет случайным образом изменить последовательность генов отдельного фрагмента хромосомы.
Это проиллюстрировано на следующем примере:
– родительская хромосома:
a | b | c | d | e | f | g | h |
– дочерняя хромосома:
a | b | c | f | d | e | g | h |
Дупликация – это удвоение некоторых генов или фрагментов хромосомы.
На следующем примере показано удвоение фрагмента длиной в два гена, взятого с третьей позиции родительской хромосомы:
– родительская хромосома:
a | b | c | d | e | f | g | h |
– дочерняя хромосома:
a | b | c | d | c | d | g | h |
Из примера видно, что дублирующий фрагмент замещает такой же по размеру фрагмент родительской хромосомы. В общем случае месторасположение дубликата на хромосоме может быть любым, не перекрывающим оригинал.
Делеция представляет собой генетический оператор, позволяющий исключить повторение генов или небольших по размеру фрагментов родительской хромосомы в одной или нескольких случайных позициях. Очевидно, что для реализации данного оператора повторение действительно должно иметь место. По сути, действие данного оператора противоположно дупликации, рассмотренной выше. Применение данного оператора к одному или нескольким фрагментам не исключает возможности присутствия таких же повторяющихся фрагментов на других участках хромосомы.
Пример делеции повторяющегося фрагмента длиной в два гена приведён ниже:
– родительская хромосома:
a | b | c1 | d1 | e | c1 | d1 | h |
– дочерняя хромосома:
a | b | c1 | d1 | e | c2 | d2 | h |
Известны случаи применения более сложных модификаций основных генетических операторов, новых операторов и комбинирования различных операторов между собой, однако обеспечиваемый ими прирост эффективности работы не достаточен для компенсации потерь машинного времени и уменьшения производительности генетического алгоритма, связанных с ресурсоёмкостью таких операторов и комбинаций.
По материалам учебного пособия:
Дударов С. П. Математические основы генетических алгоритмов: учеб. пособие/ С. П. Дударов. – М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2012. – 56 с.