Technika ALPS v kartézském genetickém programování

Abstract

Úvodem práce přináší stručný přehled problematiky softcomputingu a řešení NP-úplných problémů. Zejména se věnuje evolučním algoritmům a jejich základním typům. V další části je zpracována studie na kartézské genetické programování (CGP), které patří do oblasti evolučních algoritmů. CGP se používá zejména pro návrh číslicových obvodů, symbolickou regresi a jiné. Samostatná kapitola je věnována studii nové techniky Age layered population structure (ALPS), která se věnuje problému předčasné konvergence, přičemž navrhuje způsob rozdělení populace na subpopulace separovaných na základě věkového kriteria. Pomocí zajišťování dostatečné diverzity v populaci dosahuje významně lepších řešení oproti klasickým evolučním algoritmům. V práci jsou navrženy dva způsoby začlenění techniky ALPS do CGP. V další části je popsán postup implementace klasického CGP a jeho dvou variant s využitím techniky ALPS. V rámci práce byly vykonány testy na klasických testovacích úlohách s použitím a bez použití techniky ALPS, přičemž v části "Experimentálne výsledky" byl diskutován přínos použití techniky ALPS v CGP oproti klasickému CGP.This work introduces a brief summary of softcomputing and the solutions to NP-hard problems. It especially deals with evolution algorithms and their basic types. The next part involves the study of cartesian genetic programming, which belongs to the field of evolution algorithms, used mainly in the evolution of digital circuits, symbolic regression, etc. A special chapter is devoted to the studies of new technique Age layered population structure, which deals with the problems of premature convergence, which suggests the way of how the population could be divided into subpopulations split up according to the age criteria. Thanks to the maintaining of sufficient diversity, it achieves substantially better solutions in comparison to the classical evolution algorithms. This papier includes the suggestion of two ways of incorporation of the ALPS technique into CGP. In the next part of work there were carried out tests on the classic problems, that would be solved with evolution algorithms. These tests were made with and without using ALPS technique. In the part of work "Experimental results" there was discussed a contribution of using ALPS technique in CGP against the classic CGP.