(neuro) Evolutionary Computing

introductie in...

Evolutionary Computing

30 MINUTEN.

EVOLUTIONARY COMPUTING

  • introductie
  • EA representatie
  • EA schematisch
  • EA individuele stappen
  • EA pseudo algoritme (recap)
  • EA voorbeeld
  • terms (recap)
  • (indien tijd) neuro-evo
  • voorbeelden / videos

introDUCTIE

  • theory of evolution
  • sterk versimpeld
  • toch hele krachtige probleemoplosser

METAFOOR

EVOLUTIONARY ALGORITHM

SCHEMATISCH

GENETIC ALGORITHM SCHEMA (1)

GENERATION

GENETIC ALGORITHM SCHEMA (2)

GENETIC ALGORITHM SCHEMA (2)

GENERATION

EVOLUTIONARY ALGORITHM

REPRESENTATIE

REPRESENTATIE

[3, 785, 456, 691]                  // EA moet een wiskundige functie oplossen.
                                    // genotype v. individu zijn 4 getallen.


"alvo328zk6326d"                    // EA moet leren om bepaald woord te spellen. 
                                    // genotype v. individu is een string.


[                                   // EA moet een complexe som oplossen.
  [9, 1, 2, 3, 4]                   // genotype v. individu is een getallen matrix.
  [6, 8, 2, 0, 6]
]


1970598604                          // EA moet een cijferslot combinatie leren.
                                    // genotype v. individu is een nummer



                                    

                                    // EA moet uiteindelijk een goed stel hersenen 
                                    // leren / ontwikkelen voor een lopende robot.

fitness functie

64

REPRESENTATIE

fitness functie

  • Berekent hoe de fitness van een individu in een populatie.
  • heeft in de natuur geen objectieve definitie maar natuurlijk: overleven, interessant zijn voor het andere geslacht etc.

 

EVOLUTIONARY ALGORITHM

DE VERSCHILLENDE STAPPEN

INITIALISATIE (v. populatie)

  • randomization
  • good defaults (als je die informatie beschikbaar hebt)

PARENT SELECTION

  • de betere individuen selecteren (kwaliteit verbeteren)
     
  • bijna altijd probabilistisch
     
  • selection mechanisms
    • roulette wheel
    • tournament
    • elitism
    • ...

RECOMBINATION

CROSSOVER

  • nodig voor diversiteit, mogelijkheid tot verbetering van fitness
     
  • 1 point
  • n-point
  • uniform (random copy)

RECOMBINATION: MUTATION

  • nodig voor diversiteit, mogelijkheid tot verbetering van fitness
  • probabilistic
  • multiple
  • ...

SURVIVOR SELECTION

  • De fitness van nieuwe individuen wordt berekend adhv de fitness functie.
     
  • De slechtste individuen (oplossingen) sterven.
     
  • selectiemethoden:
    • tournament
    • roulette wheel
    • elitism
    • ...

stop conditions

  • After a max number of generations
  • When a certain goal has been reached
  • When the best solution hasn't changed in x generations

EVOLUTIONARY ALGORITHM

PSEUDO algorithm

GENETIC ALGORITHM SKELETON (1)

BEGIN
  INITIALIZE population with random candidate solutions;
  EVALUATE each candidate;
  REPEAT UNTIL (TERMINATION CONDITION is satisfied) DO
    1 SELECT parents;
    2 RECOMBINE pairs of parents;
    3 MUTATE the resulting offspring;
    4 EVALUATE new candidates;
    5 SELECT individuals for the next generation;
  OD
END

 

http://www.springer.com/us/book/9783642072857

GENETIC ALGORITHM SKELETON (2)

  1. Generate a random population of genomes
  2. Rank the genomes according to their fitness
  3. Select / Mate / Mutate population
  4. repeatFrom(2) unless solution.isGood()

 

http://janmonschke.com/Genetic-Algorithms/presentation/#/6

EVOLUTIONARY ALGORITHM

VOORBEELD

HELLO (WORLD) EA ALGORITME

https://www.youtube.com/watch?v=6mRFITUwCVU

"hello"
"lZ54G"

"aZl4o"

"Hel2z"

"ktl67"

"zc93R"
"lZ54G"     5

"aZl4o"     4

"Hel2z"     3

"ktl67"     5

"zc93R"     5
"lZ54G" + "Hel2z"

    crossover:
"lZl2z" + "He54G"      
   4         3
    mutation:

"lZl2o" + "Het4G"

   3         3

terms

  • search space
  • encoding / representation
  • population
  • generation
  • individual
  • genetic drift
  • parent selection
  • parents
  • crossover / recombination
  • mutation
  • offspring
  • survivor selection
  • genotype
  • fenotype

NEURO EVOLUTION

NEURAL NETWORKS + EVOLUTIONARY COMPUTING

NEURO EVOLUTION

NEURAL NETWORKS + EVOLUTIONARY COMPUTING

NEURO EVOLUTION

NEURAL NETWORKS + EVOLUTIONARY COMPUTING

NEURO EVOLUTION

NEURAL NETWORKS + EVOLUTIONARY COMPUTING

EXAMPLES

http://janmonschke.com/Genetic-Algorithms/index.html

http://boxcar2d.com/

http://gencar.co/

http://rednuht.org/genetic_walkers/

VIDEOS

https://youtu.be/GOFws_hhZs8?t=255 (survivor gradient)

 

https://www.youtube.com/watch?v=z9ptOeByLA4&feature=youtu.be&t=66​ (soft robotics)
 

https://www.youtube.com/watch?v=pgaEE27nsQw&feature=youtu.be&t=48​ (muscle based locomotion)


https://www.youtube.com/watch?v=qv6UVOQ0F44 (mar I/O)

 

https://vimeo.com/20509456 (starcraft realtime)

Made with Slides.com