Плоидность
Материал из MachineLearning.
Пло́идность (полиплоидность, n-плоидность) – число самодостаточных наборов генов в каждой особи популяции генетического алгоритма. Плоидность является дальнейшим усовершенствованием классического генетического алгоритма (в котором все особи гаплоидны, то есть несут в себе одиночный набор генов), которое, возможно, улучшает его поисковые способности.
Соотношение понятия с естественной генетикой
Понятие плоидности, как и сам генетический алгоритм, пришло из биологии и теории эволюции. В норме у большинства организмов, для которых известен половой процесс, в жизненном цикле происходит правильное чередование гаплоидной и диплоидной фаз, т.е. фаз, во время которых организм имеет одиночный и двойной набор хромосом.
Родительские половые клетки являются гаплоидными. При слиянии они образуют диплоидную клетку – потомка. Совместная экспрессия генов в цепочках ДНК каждого из родителей влияет на фенотип. Но очень часто каждый из параллельных генов в цепочках может доминировать (либо быть затенённым, то есть быть рецессивным) по отношению к другому гену. Тем самым влиять либо нет на финальный фенотип. Механизмы доминантности/рецессивности генов очень разнообразны и до сих пор плохо изучены.
В природе практически все более или менее сложные формы организмов большую часть своего времени проводят в диплоидной форме. Зачем такое усложнение – точно не ясно. Уверенность есть лишь в том, что это даёт какое-то эволюционное преимущество, ведь намного легче хранить в каждой клетке одинарный набор генов.
Гипотезы
- Полиплоидность увеличивает информационную “ёмкость” популяции, позволяя обходиться меньшим размером популяции;
- Полиплоидность позволяет накопить пул мутаций, которые сделают популяцию менее подверженной “скатыванию в локальный экстремум”.
- Полиплоидность ускоряет поиск, разбивая гены на стабильные (доминантные) и на нестабильные (рецессивные).
Источники информации
- Статья "Плоидность" в Википедии
- Демон Дарвина... -- Отлично рассмотрен с точки зрения математики накопительный эффект от рецессивности (см. выше "плоидность");
- Г. К. Вороновский и др., Генетические алгоритмы, искусственные нейронные сети и проблемы виртуальной реальности -- пример положительного эффекта диплоидности на качество схождения ГА в глобальном экстремуме.
