Künstliche Intelligenz und Neuroinformatik - Die Geschichte der Rechenautomaten - page 127

Abb. 3.34 a Ingo Rechenberg, b Hans-Paul
Schwefel, c John H. Holland, d J. R. Koza

In seinem Werk Untersuchungen über Plan zenhybride
postulierte er 1865 seine Ergebnisse in drei nach ihm benann-
ten Gesetzen: dem Uniformitätsgesetz, dem Spaltungsgesetz
und dem Rekombinationsgesetz und schuf damit die Grund-
lagen der modernen Genetik.
Das Uniformitätsgesetz besagt, dass bei der Kreuzung
zweier Vorfahren, die sich in gewissen Merkmalen unter-
scheiden, nur einheitlich (uniform) aussehende Nachkommen
in der ersten Nachfolgegeneration auftreten.
Das Spaltungsgesetz besagt, dass bei der Kreuzung der
ersten Nachfolgegeneration untereinander anschließend in
der zweiten Nachfolgegeneration eine Aufspaltung der Merk-
malsausbildung auftritt, d. h. die Individuen der zweiten Fili-
algeneration sind nicht mehr uniform.
Das Rekombinationsgesetz besagt, dass sich bei mehreren
Unterscheidungsmerkmalen bei den Vorfahren die einzelnen
Merkmalspaare unabhängig voneinander aufgespalten und in
der zweiten Nachfolgegeneration frei miteinander rekombi-
niert werden können. Damit kann zumindest prinzipiell das
Erbgut in allen möglichen Kombinationen neu zusammen-
gestellt werden.

beitsgruppe am Institut für Thermodynamik an der TU Berlin
unter Leitung von W. Körner untersuchte 1972 das Verhalten
von Wärmeübergängen bei quer angeströmten Kühlrippen. Als
Ausgangsformen wurden ebene Rippen verwendet. Im Laufe
der Evolutionsexperimente entwickelte sich diese Form lang-
sam zu einer löffelähnlichen Form, die einen über 97 % höhe-
ren Wärmeübergangskoefizienten als die Ausgangsform hatte.
Am Institut für Luft- und Raumfahrttechnik der TU Berlin
arbeitete zur gleichen Zeit eine andere Gruppe an dem Ent-
wurf eines gewichtsminimalen Stabtragwerks. Ziel war es,
ein Stabtragwerk mit sechs Knotenpunkten und einem mi-
nimalen Gewicht zu inden. Die mit klassischen Methoden
entwickelte Lösung zeigt Abb. 3.35 . Sie hatte ein Gewicht
von 922 kp. Das mithilfe von Evolutionsstrategien gefundene
Stabtragwerk zeigt Abb. 3.36 . Es hatte ein Gewicht von nur
738 kp und war damit um rund 200 kp leichter.

3.5.3 Die Entwicklung der Evolutionären

Algorithmen

Ab Mitte der 60er-Jahre entstand unabhängig voneinander
an verschiedenen Stellen die systematische Umsetzung der
Prinzipien der Evolutionstheorie in computergesteuerte Op-
timierungssysteme.
Einer der Schwerpunkte war Berlin. An der TU Ber-
lin waren es vor allem die Arbeiten von Ingo Rechenberg
( Abb. 3.34a ) , der im Jahre 1954 Welt- und Vizeweltmeister
auf den Modelllugweltmeisterschaften in Odense/Dänemark
wurde, und Hans-Paul Schwefel ( Abb. 3.34b ), die an der
Optimierung des Strömungswiderstandes bei verschiedenen
Körperformen arbeiteten. Hieraus entstand später die Rich-
tung der Evolutionsstrategien. So gelang es Schwefel 1968,
eine nach dem magneto-hydrodynamischen Prinzip arbeitende
Düse für Raumfahrzeuge mittels Evolutionsstrategien, um ca.
20 % in ihrem Wirkungsgrad gegenüber einer mittels konventi-
oneller Methoden konstruierten Düse zu verbessern. Ähnliche
Ergebnisse gelangen beiden Forschern bei der Optimierung
von Rohrkrümmern, pneumatischen Reglern usw. Eine Ar-

Abb. 3.35 Stabtragwerk konstruiert mit klassischen Methoden

Abb. 3.36 Stabtragwerk konstruiert mit Evolutionsstrategien

Anfang der 70er-Jahre beschäftigte sich der Amerikaner
John H. Holland ( Abb. 3.34c ) mit evolutionären Prinzipien.