Evolutionary algorithm | AI slovník

Odborná definícia

Evolutionary algorithm je populačná optimalizačná metóda inšpirovaná evolučnými princípmi. Udržiava množinu kandidátnych riešení, hodnotí ich fitness funkciou a vytvára ďalšie generácie pomocou selekcie, mutácie, rekombinácie alebo elitizmu. Nevyžaduje deriváciu cieľovej funkcie a dokáže pracovať s diskrétnymi, nespojitými či viacvrcholovými priestormi. Používa sa pri návrhu architektúr, optimalizácii hyperparametrov, pravidiel, promptov alebo riadiacich stratégií, no môže spotrebovať veľa hodnotení.

Zrozumiteľné vysvetlenie

Namiesto jedného riešenia, ktoré sa postupne upravuje gradientom, evolučný algoritmus skúša celú populáciu variantov. Lepšie návrhy dostanú väčšiu šancu vytvoriť potomkov, mutácia pridá nové možnosti a rekombinácia spojí časti dvoch riešení. Pri návrhu výrobného plánu môže fitness zohľadniť čas, náklady aj porušenia obmedzení. Metóda je užitočná, keď neexistuje hladká matematická cesta k lepšiemu výsledku, ale drahá, ak každého kandidáta treba trénovať alebo testovať celé hodiny.

Časté otázky

Ako sa evolučný algoritmus líši od gradient descentu?

Gradient používa lokálnu deriváciu jedného riešenia. Evolučný prístup porovnáva populáciu a môže optimalizovať aj diskrétne alebo nediferencovateľné parametre.

Čo je fitness funkcia?

Pravidlo, ktoré kandidátovi priradí kvalitu. Môže kombinovať viac cieľov, penalizácie obmedzení, náklady a výsledky simulácie alebo reálneho testu.

Na čo slúži mutácia?

Vytvára nové varianty náhodnou zmenou časti riešenia. Príliš slabá vedie k stagnácii, príliš silná môže zničiť užitočnú štruktúru.

Čo znamená elitizmus?

Najlepšie riešenia sa prenesú do ďalšej generácie bez zmeny. Chráni dosiahnutú kvalitu, ale pri nadmernom použití znižuje diverzitu.

Ako sa obmedzuje výpočtová náročnosť?

Používajú sa surrogate modely, skoré ukončenie slabých kandidátov, paralelné hodnotenie, menšie populácie a viacstupňové testy s rastúcou presnosťou.

Súvisiace pojmy

Zdroje a redakčná stopa

Definícia je autorská odborná syntéza. Pri právnych a regulačných rozhodnutiach má prednosť aktuálne oficiálne znenie predpisu a posúdenie konkrétneho prípadu.