Programmablaufplan

Startpopulation

Am Anfang eines jeden Programms steht die Startpopulation. Dabei gibt es zwei Möglichkeiten eine Startpopulation zu erzeugen:

Zufällig
Die Startwerte der einzelnen Individuen werden durch Zufallszahlen belegt. Der Suchraum für die Lösung wird dadurch nicht eingeengt und die Wahrscheinlichkeit unterschiedliche Lösungen zu finden sind hoch. Es gibt jedoch auch Nachteile, denn die Anzahl der Generationen ist meistens größer als bei gut gewählten Startparametern. Zusätzlich wird bei Zufallszahlen die Nachvollziehbarkeit des gesamten Programmes eingeschränkt. Um diesen Nachteil aus zu gleichen, bieten einige Softwarebibliotheken die Möglichkeit, einen willkürlichen Startparameter für den Zufallszahlengenerator vor zu geben und damit die Zufallszahlen reproduzierbar zu machen.
Vorgabewerte
In vielen Fällen sind über logische Schlussfolgerungen schon sinnvolle Startparameter möglich, um den „Abstand“ zur Lösung zu verringern. Dadurch wird die Anzahl der benötigten Generationen verringert und damit deutlich Rechenzeit gespart. Da sich die evolutionären Algorithmen aber selber weiter entwickeln, ist die vermutete Lösung nicht immer die Richtung, in die sich die Individuen weiterentwickeln.

Bewertung / Fitness

Um ein Merkmal für den Entwicklungsstand eines jeden Individuums zu bekommen, muss dieser für jedes Individuum neu berechnet werden. Dieser Wert wird im Allgemeinen als Fitness bezeichnet. In der später ausgewählten Bibliothek wird die Fitness in der sogenannten Objektfunktion berechnet.

Bei der Fitness eines jeden einzelnen Individuums handelt es sich um einen relativen Wert. Je nach Art der Optimierung ( Minimum oder Maximum), werden die besten Individuen der aktuellen Generation heraus gefiltert.

Selektion

Die Selektion ist die Filterung, die in dem vorherigen Absatz erwähnt wurde. Je nach Vorgabe, werden eine bestimmte Anzahl der aktuellen Generation als Eltern für die nächste Generation ausgewählt. Auch hier gibt es mehrere Ansätze, denn neben der Möglichkeit, dass die neue Generation ihre Elterngeneration komplett ersetzt, hat man hier einen „Vorteil“ gegenüber der Natur. Die besten Individuen können in die nächste Generation direkt als Kinder übernommen werden und damit wird die jeweils beste bisher gefundene Lösung ohne Verluste über die Generationen mitgezogen. In der Natur ist die Lebenszeit eines Individuums immer begrenzt.

Diese Möglichkeit ist immer dann von Vorteil, wenn nicht mehr als ein Optimum erwartet wird oder die lokalen Optima dicht nebeneinander liegen. Durch das stetige Mitführen der bisher besten Lösung, wird der Suchraum teilweise so stark eingeschränkt, dass nur das lokale Optimum gefunden werden kann.

Rekombination

Bei der Rekombination werden die verschiedenen Vererbungsmöglichkeiten der Natur nachgebildet. Dieser Vorgang bezeichnet dabei die reine Vererbung und ist damit klar von der Mutation abgegrenzt. Das heißt, die Informationen aus der Erbmasse der Eltern werden nicht verändert, sondern nur neu kombiniert. Die bei der Rekombination verwendeten Verfahren werden im folgen Abschnitt genauer beleuchtet