遗传编程

✍ dations ◷ 2025-04-03 08:39:27 #人工智能,进化算法,遗传算法

遗传编程或称基因编程,简称GP,是一种从生物演化过程得到灵感的自动化生成和选择计算机程序来完成用户定义的任务的技术。从理论上讲,人类用遗传编程只需要告诉计算机“需要完成什么”,而不用告诉它“如何去完成”,最终可能实现真正意义上的人工智能:自动化的发明机器。

遗传编程是一种特殊的利用进化算法的机器学习技术,它开始于一群由随机生成的千百万个计算机程序组成的“人群”,然后根据一个程序完成给定的任务的能力来确定某个程序的适合度,应用达尔文的自然选择(适者生存)确定胜出的程序,计算机程序间也模拟两性组合,变异,基因复制,基因删除等代代进化,直到达到预先确定的某个终止条件为止。

遗传编程的首批试验由斯蒂芬·史密斯(1980年)和Nichael·克拉姆(1985年)发表。约翰·Koza(1992年)也写了一本著名的书,《遗传编程:用自然选择让计算机编程》(ISBN 9780262111706),来介绍遗传编程。

使用遗传编程的计算机程序可以用很多种编程语言来写成。早期(或者说传统)的GP实现中,程序的指令和数据的值使用树状结构的组织方式,所以那些本来就提供树状组织形式的编程语言最适合与GP,例如Koza使用的Lisp语言。其他形式的GP也被提倡和实现,例如相对简单的适合传统编程语言(例如Fortran、BASIC和C语言)的线性遗传编程。有商业化的GP软件把线性遗传编程和汇编语言结合来获得更好的性能,也有的实现方法直接生成汇编程序。

遗传编程所需的计算量非常之大(处理大量候选的计算机程序),以至于在90年代的时候它只能用来解决一些简单的问题。近年来,随着遗传编程技术自身的发展和中央处理器计算能力的指数级提升,GP开始产生了一大批显著的结果。例如在2004年左右,GP在多个领域获取近40项成果:量子计算、电子设计、游戏比赛、排序、搜索等等。这些计算机自动生成的程序(算法)中有些与2000年后人工产生的发明十分类似,甚至有两项结果产生了可以申请专利的新发明。

在90年代,人们普遍认为为遗传编程发展一个理论十分困难,GP在各种搜索技术中也处于劣势。2000年后,GP的理论获取重大发展,创建确切的GP概率模型和马尔可夫链模型已成为可能。遗传编程比遗传算法适用的范围更广(实际上包含了遗传算法)

除了生成计算机程序,遗传编程也被用与产生可发展的硬件。

Juergen Schmidhuber进一步提出了宏遗传编程,一种使用遗传编程来生成一个遗传编程系统的技术。一些评论认为宏遗传编程在理论上不可行,但是需要更多的研究来确认。

相关

  • 弥漫大B细胞淋巴瘤弥漫大B细胞淋巴瘤(Diffuse large B-cell lymphoma DLBL or DLBCL)是一种常见的恶性淋巴瘤。占成人淋巴瘤患者近40%。根据其基因活性,DLBL可分为2种或3种主要亚型:标准化疗方案
  • 植入前遗传学诊断胚胎植入前遗传筛选(英语:preimplantation genetic screening,简称PGS)是一种优生学技术,配合试管婴儿使用,该技术能筛查胚胎的潜在疾病基因,将有问题的胚胎提早销毁,只留下无问题的
  • 清双唇塞擦音[ p͡ɸ]是由清双唇塞音与清双唇擦音紧密结合形成的一个清塞擦音。该辅音是一种罕见的塞擦音,用于一些口语中。其浊音为浊双唇塞擦音。目前并未发现该音在任何语
  • 滇东北苗语滇东北次方言是苗语川黔滇方言的一支,分布在云南省东北的昭通市、昆明市、曲靖市和楚雄彝族自治州,以及贵州省西部的威宁彝族回族苗族自治县、织金县、赫章县、六盘水市和
  • 肾病变肾病变、肾脏病(英语:Nephropathy、kidney disease、renal disease),又称肾损伤,指肾脏的疾病或是功能损伤。又分成非发炎性的肾病(英语:Nephrosis),以及发炎性的肾炎(英语:Nephritis)。
  • 理查德·爱德华·泰勒理查德·爱德华·泰勒(英语:Richard Edward Taylor,1929年11月2日-2018年2月22日),加拿大-美国物理学家。1929年出生在加拿大阿尔伯塔省梅迪辛哈特。1990年获诺贝尔物理学奖。他因
  • 2010年8月逝世人物列表2010年8月逝世人物列表,是用于汇总2010年8月期间逝世人物的列表。
  • 大庆市第四中学大庆市第四中学(英语:Daqing NO.4 Senior High Middle School, Heilongjiang,简称大庆四中、四中)。是一所位于中国黑龙江省大庆市龙凤区龙凤大街的高级中学,同时也是黑龙江省省
  • 拉茨科维奇·米克洛什拉茨科维奇·米克洛什(匈牙利语:Laczkovich Miklós,1948年2月21日-),匈牙利数学家,生于布达佩斯。1990年成功解决塔斯基分割圆问题。
  • 弗兰蒂谢克·克列谢克弗兰蒂谢克·克列谢克(捷克语:František Křižík;1847年7月8日-1941年1月22日)出生在捷克的一个贫穷家庭,但是成为著名的发明家、电气工程师和企业家。1878年他发明了防止列车