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유전자 알고리즘에 의한 우수 유전자형 선별
Selection of the principal genotype with genetic algorithm 원문보기

Journal of the Korean Data & Information Science Society = 한국데이터정보과학회지, v.20 no.4, 2009년, pp.639 - 647  

이제영 (영남대학교 통계학과) ,  고진영 (영남대학교 통계학과)

초록
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컴퓨터공학의 발전으로 인해, 여러 개의 변수가 존재하는 비선형 문제와 같은 최적해 탐색과 최적화에 사용되는 유전자 알고리즘은 많은 분야에서 활발하게 응용되고 있다. 그 중, 데이터마이닝분야에서 유전자 알고리즘을 이용하여 정확도를 최대로 하는 입력변수 선택방법과 여러 예측모형을 통합하는 방법 등이 제시되었다. 한편, 우리나라 축산업을 대표하는 한우의 유전자원 보존과 능력향상을 위해서는 다음세대에 유전이 되는 단일염기다형성에서 특정 유전자형을 가진 한우가 경제형질이 우수한지를 찾아낼 필요가 있다. 이에 따라, 유전자 알고리즘을 이용하여 한우의 경제형질에 가장 많은 영향을 주는 단일염기다형성 조합마커의 유전자형을 선택하는 방법을 제시하였다. 그리고 실제 한우 유전 데이터에 적용하여 주요 단일염기다형성 조합마커에서 우수 유전자형들을 선별하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

From development of computer science, genetic algorithm has been applied to many fields for search like non-linear problem based on various variables and optimization process. Among others, in the data mining field, there are methods to select the best input variables for model accuracy and various ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이런 유전자 알고리즘을 통하여 최적의 해를 찾는 연구에서 해당 문제에 대한 최적의 해를 어떻게 개체로 표현할 것인지와 각 개체가 구하고자 하는 최적의 해에 얼마나 적합한지를 측정할 수 있는 기준, 즉 평가함수에 대한 정의가 무엇보다 중요한 문제이다. 그래서 본 논문에서는 잠재적인 해집합을 한우의 경제형질을 예측하는데 사용되는 복합 SNP의 상호작용변수들로 정의하였다. 하나의 개체는 전체 독립변수들 중에서 임의로 선택된 변수들의 조합으로 이루어지며, 각 개체의 평가를 위해 의사결정나무분석 (C4.
  • 이러한 유전자 알고리즘을 이용하여 다음 절에서는 우수 유전자형을 선별하는 방법에 대해 살펴보도록 하자.
  • 그래서 복합 SNP에 해당하는 유전자형 중에서 가장 한우의 경제형질에 영향을 많이 주는 우수 유전자형을 찾아야 한다. 이를 위해, 본 연구에서는 한우의 경제형질에 영향을 주는 우수 유전자형을 찾기 위해 유전자 알고리즘을 사용하는 방법을 제시한다. 2장에서는 유전자 알고리즘에 대해 알아보고, 이를 한우데이터에 적용하기 위한 방법을 제시한다.
  • 한우의 품질을 향상하고 우수형질의 한우를 보존하기 위해서 다음세대에 유전이 되는 SNP에서 특정 유전자형을 규명하는 연구를 하였다. 이를 위해, 최적해의 탐색 알고리즘인 유전자 알고리즘과 데이터마이닝의 분류모형인 의사결정나무분석을 결합적으로 활용하여 한우의 경제형질에 우수한 유전자형을 규명하는 방법을 제시하고 이를 실제 한우유전 데이터에 적용해 보았다.

가설 설정

  • 가설 설정- ‘선택된 유전자형이 경제형질에 영향력이 있다’를 대립가설로 설정한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
최초의 유전자 알고리즘이란? 최초의 유전자 알고리즘 (genetic algorithm)은 자연생태계에서 관찰된 진화 방법 및 유전학 이론을 컴퓨터 이용이 가능하도록 최적해 탐색 문제에 도입한 것으로서 Holland (1975)에 의해서 제안되었다. 이러한 유전자 알고리즘에서는 기본적으로 단일해가 아닌 잠재적인 해집합을 이용하여 선택 (selection), 교배 (crossover) 및 돌연변이 (mutation) 등의 유전 연산을 통해 변환하여, 다음세대의 개체군이 생산되는 절차를 반복하며 최적의 해를 찾아낸다.
유전자 알고리즘의 장점은? 이러한 유전자 알고리즘은 고등생물이 염색체 (chromosome) 내의 유전인자가 교배 (crossover) 및 돌연변이 (mutation)를 이용, 세대 (generation)를 거듭함에 따라 최적 상태로 진화해 나가는 데서 힌트를 얻어 이를 견고한 최적해 탐색에 이용하려는 노력의 일환으로 탄생하게 되었다. 유전자 알고리즘은 해 공간에서 단일 해가 아닌 해집합을 이용하기 때문에 전역적 해(global optimization)의 발견을 가능케 하고, 최적화 함수 정보를 필요치 않으므로 성능지표 또는 평가 함수를 설계자의 의도에 부합하도록 용이하게 정의할 수 있는 장점을 가지고 있다 (최규석 등, 2008).
유전자 알고리즘을 이용한 우수 유전자형 선택 방법이 결합된 모형의 절차에대하여 설명하시오. • 단계 1: 목표변수가 연속형인 경우, 경제형질 변수를 k-means기법을 통해 k가 2인 그룹으로 군집화하고, 이 때 그룹 평균이 높은 그룹을 high, 낮은 그룹은 low로 하는 이분형 변수로 만들어 준다. • 단계 2: 모형의 정확도를 향상하기 위하여 데이터를 bootstrap방법으로 데이터를10배 boosting하고, 전체데이터를 train 35%, validation 35%, test 30%로 나눈다. • 단계 3: 유전자 알고리즘 기법을 이용하여 train데이터로 평가함수인 C4.5모형을 만들고, validation데이터를 모형에 적용하여 정확도를 구한다. 최대반복 수 만큼 반복하여 정확도를 최대로 하는 유전자형을 선택한다. • 단계 4: 선택된 유전자형으로 최종 C4.5모형을 생성한다. • 단계 5: test데이터를 적용한 모형의 정확도가 가장 높은 SNPs 조합마커에서 선택된 유전자형을 우수 유전자형으로 규명한다.
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