Введение

В эволюционных вычислениях генетический алгоритм с участием человека (HBGA) — это генетический алгоритм, позволяющий людям предлагать решения для эволюционного процесса. С этой целью HBGA оснащен пользовательскими интерфейсами для инициализации, мутации и рекомбинантного кроссовера, а также, возможно, интерфейсами для селективной оценки. Иными словами, HBGA перекладывает операции, обычно выполняемые генетическим алгоритмом, на людей.

Отличия от обычного генетического алгоритма

Все четыре генетических оператора (инициализация, мутация, кроссовер и отбор) могут быть делегированы людям с использованием соответствующих интерфейсов (Kosorukoff, 2001). Инициализация рассматривается как оператор, а не как фаза алгоритма. Это позволяет HBGA начинать с пустой популяции. Операторы инициализации, мутации и кроссовера составляют группу операторов инноваций. Выбор генетического оператора также может быть делегирован людям, чтобы они не были вынуждены выполнять конкретную операцию в любой момент времени.

Функциональные особенности

HBGA – это метод сотрудничества и обмена знаниями. Он объединяет опыт своих пользователей, создавая своего рода симбиотический человеко-машинный интеллект (см. также распределённый искусственный интеллект). Человеческие инновации облегчаются за счёт выборки решений из популяции, их сопоставления и представления пользователю в различных комбинациях (см. техники развития креативности). HBGA способствует достижению консенсуса и принятию решений путём интеграции индивидуальных предпочтений пользователей. HBGA использует принцип кумулятивного обучения при одновременном решении набора задач. Это позволяет достичь синергии, поскольку решения могут быть обобщены и повторно использованы для решения нескольких задач. Это также облегчает выявление новых интересных задач и справедливое распределение ресурсов между задачами различной важности. Выбор генетического представления, типичная проблема генетических алгоритмов, в HBGA значительно упрощён, поскольку алгоритму не требуется знание структуры каждого решения. В частности, HBGA допускает использование естественного языка в качестве допустимого представления. Хранение и выборка из популяции обычно остаются алгоритмической функцией. HBGA обычно представляет собой многоагентную систему, делегирующую генетические операции множеству агентов (людям).

Приложения

Эволюционное управление знаниями, интеграция знаний из различных источников. Социальная организация, коллективное принятие решений и электронное правительство. Традиционные области применения интерактивных генетических алгоритмов: компьютерное искусство, дизайн, ориентированный на пользователя, и т.д. Совместное решение задач с использованием естественного языка в качестве способа представления. Образование и академическая сфера получают преимущества от моделирования в реальном времени с использованием синтетического моделирования учебных программ в динамических облаках точек. Методология HBGA была разработана в 1999–2000 годах на основе анализа проекта «Свободный обмен знаниями», запущенного летом 1998 года в России (Kosorukoff, 1999). Человеческие инновации и оценка использовались для поддержки совместного решения задач. Пользователям также предоставлялась возможность выбирать следующую генетическую операцию. В настоящее время несколько других проектов реализуют ту же модель, наиболее популярным из которых является Yahoo! Answers, запущенный в декабре 2005 года. Недавние исследования показывают, что операторы инноваций, основанные на участии человека, эффективны не только в тех случаях, когда сложно разработать эффективную вычислительную мутацию и/или кроссовер (например, при разработке решений на естественном языке), но и в ситуациях, когда доступны хорошие вычислительные операторы инноваций, например, при создании абстрактных изображений или цветовых схем (Cheng и Kosorukoff, 2004). В последнем случае человеческие и вычислительные инновации могут дополнять друг друга, приводя к совместным результатам и улучшая общий пользовательский опыт, обеспечивая сохранение спонтанного творчества пользователей. Более того, генетические алгоритмы, основанные на участии человека, оказались эффективным способом противодействия эффектам усталости, возникающим при использовании интерактивных генетических алгоритмов.