Evolutionäre Algorithmen - Computational Intelligence - page 160

Ein gewisser Anteil der Individuen wird dem Crossover unterworfen. Beide Pro-
dukte des Crossover nehmen wir in die neue Population auf. Somit gehen die El-
ternindividuen verloren. Das beste Individuum (falls es übernommen wurde) wird
keinem Crossover unterzogen.
Der Variationsoperator ist im einfachsten Fall die sogenannte Standardmutation .
Hierbei bestimmen wir für jedes Gen zufällig, ob dessen Allel zufällig geändert wird.
Wie viele Gene ersetzt werden, kann auch zufällig gewählt werden. Die Zahl ersetz-
ter Gene sollte allerdings klein sein, da die meisten Mutationen schädlich sind (die
Fitness also verschlechtern). Anfangs nicht vorhandene Allele können (nur) durch
Mutationen entstehen. Das beste Individuum (falls es übernommen wurde) wird
nicht mutiert. Wir geben eine ausführliche Darstellung und Erläuterung der verschie-
denen Rekombinations- und Variationsoperationen im Abschnitt 11.3.
10.4 Vergleich mit der biologischen Evolution
Ve rg l i c hen mi t de r na t ü r l i c hen Evo l u t i on i s t d i e s imu l i e r t e Evo l u t i on um e i n Vi e l f a -
ches einfacher konzipiert worden. Während fast alle evolutionstheoretischen Prinzi-
pien (siehe Abschnitt 10.1.1 in beiden Formen der Evolution manifestiert sind, gibt es
beispielsweise Prinzipien, wie die Artbildung, die bisher nicht erfolgreich auf einem
Rechner umgesetzt werden konnten.
Genetisch betrachtet gibt es ebenfalls viele Vereinfachungen in der simulierten
Evolution. Ein Beispiel ist das Fehlen jeglicher diploider Chromosomensätze in ei-
nem EA. In der Natur gibt es zwei komplette Sätze an Chromosomen (diploider
Chromosomensatz) in den Körperzellen von Individuen. Demnach sind zwei Ge-
nausprägungen (Allele) für jede Eigenschaft vorhanden. In den Keimzellen zur Fort-
pflanzung sind Gene jedoch nur einfach (haploid) vorhanden, damit sie sich in den
Nachkommen neu kombinieren können. Welches Gen in die Keimbahn kommt, er-
klärt die Genetik.
In der Meiosephase werden aus einer Körperzelle mit diploidem Chromosomen-
satz zwei Geschlechtszellen mit je einem haploidem Chromosomensatz erzeugt. Bei
dem Auseinanderziehen der Chromosomensätze in die Zentren der neuen Zellen
kann es zu einemAustausch von Chromosomensträngen kommen (“crossing over”).
Dort wird entschieden, welches Allel eines Genes in die Geschlechtszellen wandert.
Bei der Befruchtung bzw. Fortpflanzung entsteht eine befruchtete Eizelle aus zwei
Keimzellen (z. B. einem Spermium und einer Eizelle) durch Verschmelzung, so dass
nach der Verschmelzung wieder eine Zelle mit diploidem Chromosomensatz vor-
liegt.
Sind beiden Allele für die Ausbildung eines Merkmals auf den homologen Chro-
mosomen gleich, so sprechen wir von homozygoten (reinerbigen) Individuen. Im
Gegensatz dazu existieren heterozygote (mischerbige) Individuen, bei denen beiden
Allele für die Ausbildung eines Merkmals auf den homologen Chromosomen unter-
schiedlich sind. In der Meiosephase entscheidet sich bei mischerbigen Individuen,
welches Allel in die Keimbahn gelangt. Dadurch kommt es zu Nachkommen homo-
und heterozygoten Individuen.
Aufgrund der haploiden Individuen sind gewisse genetische Gesetzmäßigkeiten,
wie z. B. die Mendelschen Gesetze ,nichtfürevolutionäreAlgorithmenanwendbar.So