پردازش تصویر و هوش مصنوعی

پارامتر اصلی ژنتیک بیولوژیک، کروموزوم است. کروموزوم­ها  با یکدیگر جایگزین می­شود و با تغییر خود، مجموعۀ جدیدی از کروموزوم ها تولید می­شود. بر اساس نیاز بعضی از کروموزوم ها بیشتر زنده می­مانند. این یک سیکل تولیدی در ژنتیک بیولوژیک است. فرایند بالا برای نسل­های زیاد، تکرار شده و سرانجام بهترین مجموعه از کروموزوم­ها بر اساس نیاز در دسترس خواهند بود. این فرایند طبیعی وراثت بیولوژیک است. الگوریتم ریاضی معادل با رفتار بالا به عنوان یک تکنیک بهینه­سازی با نام الگوریتم ژنتیک مصنوعی مورد استفاده قرار می­گیرد.

اساس كار بر اين صورت است كه در ابتدا پارامترهاي موجود و ميزان تغييرات آنها شناسايي مي­شوند سپس به صورت كميت عددي در آورده شده و به هر كميت مقدار صفر يا يك تخصيص داده مي­شود. در اين حالت برداري به وجود مي­آيد كه نمايانگر مشاهده از آزمايش مورد نظر است. به طوريكه اين بردار به صورت باينري مي­باشد. سپس دو بدوي اين بردارها به عنوان والدين با هم در نظر گرفته مي­شوند. مرحلة بعدي تركيب والدين و توليد نسل است. به طوريكه بخشي از اين دو بردار شكسته و با هم تركيب مي­شوند. اين عمل توسط عملگر تركيب[1] انجام مي­شود.‌ سپس عملگر جهش[2] بر روي نسل توليد شده اعمال مي­گردد. توسط معيار خاصي به هر كدام از كروموزوم­هاي توليد شده مقداري اختصاص مي­يابد. اين عمل به منظور يافتن نسل برتر انجام مي­گيرد. براي اين منظور معيارهاي مختلفي وجود دارد كه يكي از معروفترينِ آنها چرخ رولت[3] مي­باشد. اساس كار اين چرخ به اين صورت است كه چرخي با قطاع مختلف را در نظر مي­گيرند و در اين چرخ نقطه­اي را به عنوان نقطة ثابت در نظر مي­گيرند. چرخ طوری قرار گرفته که می تواند آزادانه روی محور بچرخد. این مجموعه، چرخ رولت است. چرخ، چرخانده می شود و اجازه داده می شود تا ساکن شود. قطاع نشان داده شده به وسیلۀ شاخص، پس از ساکن شدن، انتخاب می شود. بنابراین انتخاب قطاع خاصی از میان قطاع های در دسترس با استفاده از قانون انتخاب چرخ رولت، انجام می شود.

پس از عمل وراثت و قانون احتمالاتي چرخ رولت، فرزنداني كه از وراثت قوي­تري برخوردارند يا به نوعي كروموزوم­هاي قوي­تر انتخاب شده و اين كروموزوم­ها به عنوان والدين جديد انتخاب مي­شوند. مراحل قبلي با اعضاي نسل جديد تكرار مي­شود. اين الگوريتم آنقدر ادامه مي­يابد تا شرط توقف برآورده شود. از شروط توقف عبارتند از : رسيدن به ماكزيمم تكرار،‌ عدم تغيير تابع ارزيابي در نسل جديد نسبت به نسل قبلي و همگرايي مورد انتظار. در نهايت نسل­هاي باقيمانده جزو نسل­هاي برتري هستند كه ويژگي­هاي معادل مربوط به هر ژن آن به عنوان ويژگي­هاي نهايي انتخاب شده و پارامترهاي مورد نياز آن استخراج مي­شوند.