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유전 알고리즘에서의 문제 독립적 유전자 재배열
Problem-Independent Gene Reordering for Genetic Algorithms 원문보기

정보과학회논문지. Journal of KIISE. 소프트웨어 및 응용, v.32 no.10, 2005년, pp.974 - 983  

권영근 (서울대학교 컴퓨터공학부) ,  김용혁 (서울대학교 컴퓨터공학부) ,  문병로 (서울대학교 컴퓨터공학부)

초록
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위치기반 인코딩을 사용하는 유전 알고리즘에서 정적 유전자 재배열이란 상관성이 높은 유전자들이 서로 인접하도록 배치하는 것을 말한다. 그것은 유전 알고리즘이 효과적으로 고품질의 스키마들을 생성하고 보존하는 데 도움을 준다. 본 논문에서는 선형의 위치기반 인코딩을 위한 정적 재배치 방법을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 방법은 특정 문제에 한정된 정보를 사용하지 않는다는 점에서 기존의 방법들과 차이가 있다. 그것은 모든 유전자들 사이의 상관성을 계산하여 가중치가 있는 완전 그래프를 만든다. 그리고 그 그래프에서 상대적으로 가중치가 높은 간선들만 골라 냄으로써 가중치가 없는 희소 그래프로 변환한다. 끝으로 그래프 탐색을 통해 유전자 재배열을 찾는다. 여러 문제에 관한 광범위한 실험을 통해 본 논문에서 제안한 방법은 재배열을 하지 않은 유전 알고리즘에 비해 현저한 성능 향상을 보여 주었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In genetic algorithms with lotus-based encoding, static gene reordering is to locate the highly related genes closely together. It helps the genetic algorithms to create and preserve the schema of high-quality effectively. In this paper, we propose a static reordering framework for linear locus-base...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서 위치기반 인코딩에서 유전자들을 정적으로 재배치하는 프레임워크를 제안하였다. 그것은 재배치 없는 유전 알고리즘에 비해 일관된 성능 향상을 보여 주었다.
  • 그 방법은 염색체 표현으로서 위치기반 인코딩을 하는 경우에 적용될 수 있다. 본 논문에서는 세 가지 대표적인 NP-hard 조합 최적화 문제들(그래프 분할, 선형 배열, 순회 판매원 문제)에 대해 실험을 수행하였다. 그 결과, 재배치를 하지 않는 경우에 비해 현저한 성능 향상을 보여 주었다.
  • 그러므로, 새로운 문제들 각각에 대해 새로운 휴리스틱을 통해 재배치해야 한다. 본 논문에서는 특정 문제에 한정적인 정보를 사용하지 않는 정적 재배치 방법을 제안한다. 그 방법은 염색체 표현으로서 위치기반 인코딩을 하는 경우에 적용될 수 있다.
  • 전처리를 거친 유전 알고리즘은 임의로 배열된 유전자로 수행된 유전 알고리즘에 비해 눈에 띄게 좋은 성능을 보여 주었다. 특히 전처리는 랜덤 기하 그래프와 캐터필러 그래프에 대해서 큰 성능 향상을 보여 주었다 또한 2-Opt보다 더 강력한 지역 최적화 휴리스틱을 사용한다면 더욱 향상된 해를 구할 수도 있음을 지적하고자 한다. 하지만, 여기에서는 주관심이 제안된 유전자 재배열 방법의 효과를 알아보는 것이므로 지역 최적화 방법을 2-Opt로 고 정하였다.

가설 설정

  • 하지만 이 수치는 일반적인 수치가 야니라 어느 정도 노이즈를 포함하는 정보가 되며, 본. 논문에서는 각각의 거리는 정규분포에 해당하는 노이즈를 갖는 것으로 가정하였다. 0를 간선의 가중치라 할 때, 尸(1μ圣叫) =。、。5를 만족하는 叫보다 큰 가중치를 갖는 간선들을 골라낸다.
  • [단계 2]에서 구 한 가중치가 있는 완전 그래프를 유전자 상관 그래프(gene-interaction graph)라 불리는 가중치 없는 희소그래프로 변환한다. 본 논문에서는 [단계 2]에서 구한 그래프의 가중치들이 정규분포를 갖는다고 가정한다. [단계 1]에서 상대적으로 품질이 좋은 해들을 골라냈고 어들해를 사용하여 [단계 2]에서 계산되는 거리로부터 유전자 간의 거리를 계산해 내었다.
  • 이 연구에서는 오직 선형 인코딩만을 고려하였다. 비록 그것이 전통적이며 가장 많이 이용되는 인코딩이기 는 하지만, 다차원 인코딩 역시 유전 알고리즘 분야에서 각광받고 있다 [31, 32].
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참고문헌 (32)

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  30. M. Pelikan, D. Goldberg, and F.o Lobo. A survey of optimization by building and using probabilistic model. Technical Report 99018, IlliGAL, September 1999 

  31. T. N. Bui and B. R. Moon. On multi-dimensional encoding/crossover. In Sixth International Conference on genetic Algorithms, pages 49-56, 1995 

  32. A. B. Kahng and B. R. Moon. Toward more powerful recombinations. In Sixth International Conference on genetic Algorithms, pages 96-103, 1995 

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