مقدمة

تنتمي الخوارزميات الجينية إلى عائلة الذكاء الاصطناعي و تحديداً إلى خوارزميات التطور (Evolutionary Algorithms) و تعرف خوارزميات بحث عامة (Global Search Algorithms) تعتمد في عملها على تقنيات الاختيار الطبيعي (Natural Selection) و الجينات الطبيعية (Natural Genetics) و تقوم هذه الخوارزميات بإجراء بحث عشوائي و متوازي على مجموعة من الحلول المرشحة من اجل اختيار الأفضل من بينها .تمتاز الخوارزميات الجينية بكفاءتها العالية بسبب ما تقدمه من إمكانيات هائلة منها كبر حجم فضاء البحث الذي تعمل عليه ,و كذلك إمكانية التعامل مع فضاء بحث يتميز بالتعقيد (Complexity) و غير قابل للاشتقاق (Non Differentiable) إضافةً إلى قابلية التعامل مع قيم عليا و دنيا مختلفة من فضاء البحث (Multi Modality).

تقوم الخوارزمية الجينية باستغلال المفاهيم الجينية البايولوجية حيث تقوم بتوليد مجتمع ابتدائي, ثم تقوم بإجراء عمليات الانتقاء (Selection) و التزاوج (Recombination/Crossover) و الطفرة (Mutation) على أفراد المجتمع بُغية الحصول على مجموعة أطفال (Offspring) و التي تتنافس بدورها فيما بينها لتكوين المجتمع الجديد و ذلك حسب مبدأ البقاء للأصلح (Survival of the Fittest) .










يمكن تلخيص الاختلاف بين الخوارزميات الجينية و طرق البحث التقليدية بحسب ما اورده العالم كولدبيرك (Goldberg) بالنقاط الآتية:-

1- الخوارزميات الجينية تبحث عن الحل من مجموعة نقاط و ليس من نقطة واحدة.

2- تعمل على تمثيل متغيّرات المسألة بهيئة كروموسوم.
3- تعتمد في عملها على دالة الصلاحية (دالة الهدف),بينما تعتمد الطرق الأخرى على المشتقة و على معلومات إضافية.

4- البحث في الخوارزميات الجينية يعتمد على مبدأ ال?حتمالية أمّا الطرق الأخرى تعتمد على خطوات ثابتة محددة مسبقاً.









جون هولاند


في البداية تقوم الخوارزمية الجينية بتوليد مجتمع مكون من مجموعة افراد بصورة عشوائية و هذا ما يعرف بالمجتمع الابتدائي , ثم تقوم بعد ذلك بتوليد عدد من الاجيال (المجتمعات) من خلال الخطوات الاتية :

- انتقاء فردين من المجتمع السابق.
- اجراء تزاوج على الفرديْن المختاريْن لانتاج فردين جديدين.
- اختار فيما اذا كان بالامكان عمل طفرة على الفردين الجديدين للحصول على التنوع في المجتمع.

من هذا يتبين لنا انَّ عمل الخوارزميات الجينية أقرب ما يكون إلى واقع الحياة البشريّة,إذ انَّ توليد المجتمع الابتدائي أشبه ببدء الخليقة والانتقاء و التزاوج أشبه بسنة الحياة البشرية و استلام الجيل الجديد مكان الجيل السابق أشبه بالموت!
و التوقف عن مجمل العملية أشبه بالنهاية, هذا تطبيق آخر يحاكي الطبيعة البشرية ويثبت أنَّ الحاسوب يمكن أن يمثل أي مشكلة يواجهها الإنسان بأسلوب ليس بعيد عن واقع حياته و سنتطرق الى خطوات الخوارزمية الجينية بالتفصيل في الفقرة القادمة.