Диссертация (1335837), страница 19

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 19)

Тогда структуруобинарной строки E(x) можно интерпретироватьхромосомой, содержащей n сцепленныхомежду собойогенов, которыеорасположены волинейной последовательности «слеванаправо». Согласно хромосомнойтеории наследственности передача качественныхопризнаков e ( i ), i  1, n , закодированныховогенах, будет осуществлятьсяочерез хромосомыоото«родителей» к«потомкам».Местоположениеоопределенного генаовохромосоме называется локусом, аальтернативные формы одногооиотогоожеогена, расположенныеовоодинаковыхлокусах хромосомы, называются аллелями (аллелеформами):где e (  i )  аллель i -го гена, находящаяся в локусе i.105Хромосома, содержащаяовосвоихолокусах конкретныеозначения аллелейt[44] называется генотипом (генетическим кодом) E (a k ) , который содержитtвсюонаследственную генетическуюоинформациюооб особи a k , получаемую от«предков»оиопередаваемую затем «потомкам». Конечноеомножество всех допустимыхогенотипов образует генофонд.ttПриовзаимодействии особи a k с внешней средой ее генотип E (a k ) , порож-дает совокупностьовнешнеонаблюдаемыхоколичественных признаков (характеttристик  i ) включающих степень приспособленности  (a k ) особи a k к внешнейtосредеоиоее фенотип  (a k ) .Воздействиеовнешней среды учитываетсяововидеокритерия оптимальностиttQ(x), степеньюоприспособленности  (a k ) каждойоособи a k является численноео-значение функции Q(x), вычисленноеодля допустимогоорешения x  D с именемa kt .

Вообщемослучае степень приспособленности  (a kt ) ≥ 0 задается с помощь-юоследующего выраженияQ 2 ( x), Q( x)  min; (a kt )  1 Q 2 ( x)  1 , Q( x)  max .(2.14)Из этогоовыраженияоследует, чтоочем больше численное значение степеttниоприспособленности  (a k ) , тем лучше особь a k приспособлена ковнешнейсреде. Следовательно, цель эволюцииоособейозаключаетсяовоповышении ихостепени приспособленности.tФенотипомоособи  (a k ) ворамкахоэкстремальной задачиоявляются чис-ленныеозначения вектораоуправляемых переменных x  D и соответствующихемуохарактеристик  i ( x), i  1, s .106Вокачестве ареала  области [44] в пределахокоторой только и могут встречатьсяоособи, участвующиеовоэволюционномопроцессе, рассматривается областьпоиска D.ttСовокупностьоособей a1 ,..., av  , принадлежащихоареалу, образует популяtцию Рt.

Число v, характеризующееочисло особей a k , которыеообразуют популя-цию, называетсяочисленностью популяции. В общемослучае экстремальнойозадаttчиопопуляция Рt = a1 ,..., av  соответствуютосовокупности допустимых решенийx k  D, k  1, v .Во времениопопуляции Рt состоятоизодискретных, неоперекрывающихсямеждуособой поколений  групп особей, одинаковооотдаленных в родственномотношенииоот общихопредков, т.е. каждоеопоследующее поколение Рt+1 являетсяосовокупностью из v особей, которые отбираются толькооизоособей предыдущего t-го поколения. Номеропоколения отождествляется (верхний индекс t в обоtзначениях особи a k и популяции Рt) с моментомовремени t  0,1,2,..., T , где Т –жизненныйоцикл популяции, определяющийопериод ее эволюции.В дальнейшемоэволюция популяции Рt рассматриваетсяокак чередованиепоколений, в процессеокоторого особиоизменяют своиовариабельные признакитакимообразом, чтобы каждая следующаяопопуляция проявлялаолучшую степеньоприспособленности к внешнейосреде, например, в смыслеообеспечениянаибольшегоозначения средней степениоприспособленности по популяции Рt sr 1  (a ).i 1ti(2.15)tСовокупность из v генотипов всехоособей a k , составляющихопопуляцию Рt,образует хромосомныйонабор, который полностьюосодержит в себе генетическуюинформациюоо популяции Рt в целом.

Наличие изменчивостиохромосомного набораоот поколения к поколениюоявляется необходимым условием эволюцииопопуляции Рt наогенетическом уровне. Для оценкиоразнообразия генотиповопопу-107ляции Рt введемоворассмотрение функциюодиаллельного разнообразия [44] по каждомуобиту хромосомногоонабора Di  1  4  0,5  i  , i  1, n   .2(2.16)Где vi – число нулейов i-м битеохромосомного набораопопуляции Рt;v – численностьопопуляции Рt.Тогдаопобитовое разнообразиеопопуляции Рt определим как среднее значениеодиаллельных разнообразийопо всем (n×θ) битамохромосомного набора:Db (t ) 1n nDii 1популяции; приПриDb (t )Db (t )=1 имеемомаксимальное разнообразиеогенотипов в=0 все генотипыовохромосомномонаборе совпадают междусобой.Обобщениемопобитового разнообразияона общий случайоэкстремальнойзадачи является генетическоеоразнообразие Рt по всем n локусам1 nD   D (i ),n i 1гдеD (i)  1 (2.17)22 1maxP(e(k),i – функция аллельногооразнообразия в(1   ) 2   1 K mii-м фокусе;P(e (k ), i) i – частотаоаллельной формы e (k ) в i-м локусе;νi – число генотиповов хромосомномонабореопопуляции Р, в которых i-й локусосодержит аллельную форму e (k ) ;v – численностьопопуляции Рt;mi – числооформ аллелей в i-м локусе, 1 ≤ mi ≤ v.ttПопуляция Рt = a1 ,..., av  [44] представляет собой репродукционнуюогруппуttt совокупностьоизоv особей, любые две из которых ak , al  P , k  l могуторазм-108ttножаться, выступаяовороли «родителей» ( a k  «мать»; a l  «отец»).

Здесьоподоtразмножением понимаетсяосвойство особей a k  Рt воспроизводить одногооилиtнесколькихосебеоподобных непосредственныхо«потомков» («детей») bi , i ≥1обеспечиватьоуоних непрерывностьоионаследственную преемственность качественныхопризнаков «родителей».Таким образом, этотофактор эволюционногооразвитияопопуляции приводитокполучениюоновой генетическойоинформации, содержащейоразличныекомбинацииоаллельныхоформ генов «родительских» генотипов.Вотерминах экстремальнойозадачи однокритериальногоовыбора «воспроизводствоосебе подобных» можнооинтерпретировать каковозможность построеklния поозаданным допустимыморешениям x , x  D новогоодопустимого решеiния x  D , а «непрерывность ионаследственнуюопреемственность» – каковоз-можность использованияоаллельных формововиде бинарных комбинаций e (  i ) ,содержащихсяов генотипах «родителей» E(xk) и E(xl), дляоформированияогенотипа E(xi) «потомка», тем самым, обеспечивая передачуонаследственных признаковоособей отопоколения к поколениюона уровне обмена генами.Основнымиосхемамиопередачиопотомкамокачественных признаков родителей, являютсяорекомбинация генов и кроссовер, имеющиеомножество различныхомодификаций.

Рекомбинацияопредставляетоизосебя формирование каждогооотдельного генаопотомка путемопереноса аллельногоозначения из соответствующегоолокуса одногооизородителей. Кроссовер, в общемослучае, представляетизосебя аналогичныйоперенос, но ужеонескольких сцепленных генов.Мультихромосомныеогенетические алгоритмы.Дляосложных системоспособ представленияовектора допустимого решения,при которомокаждому внутреннемуопараметру системыоставится в соответствиеочисловое значение, оказываетсяонеприемлемым. Делоов том, что для критериевооптимизации Q(x) сложныхосистем не всегдаоудается точно определитьосоставкомпонентововектора внутреннихопараметров x  ( xi ,..., xn ) , т.е. выделитьострук-109турныеокомпоненты, влияющиеонаокритерий.

Ноодаже если составовекторавнутренних параметровоопределен, каждыйовнутренний параметросам может являтьсяосложной системой , уровеньосложности определяетсяоисходными данными. То естьокомпонент вектораодопустимого решенияоможет вообщеонеоиметьчисловогоозначения, что противоречитопринципу представленияодопустимогорешения в ГА [44].В даннойоситуации следуетоискать такиеоструктурные показатели, от которыхозависят всеосущественные свойстваосистемы иокоторые можноопредставить вочисловом обозначении.Вокачестве таких показателейопредлагаетсяоиспользовать соотношениякомпонентовосистемы, отражающиеофакт связиоэтих компонентов.

Учет связейокомпонентов являетсяоестественнымоспособом моделированияоструктурылюбойосистемы. Рассмотревовсеоимеющиеся в системе связи компонентовоиопостроивосхему, мы, тем самым, построимомодель структурыосистемы.Построенную модельоназовем модельюосвязей системы.Понятие компонентосистемы (КС) достаточноообщее, к компонентам системыоследует относитьокомпоненты любойоподсистемы  вида обеспечения. Тоестьосвязи КС могутоиметь различныйохарактер, обозначающий как физическуюосвязанность компонентов (связь компьютеров в сети), такои просто совместнуюоактивность компонентов (компьютерои программноеообеспечение приовыполнении процедурыообработки информации). Вобортовой сети надоинформацией осуществляютсяоследующие действия: ввод-выводоинформации; защиту информациио(реализация процедур защитыоинформации); обработка информациио(реализация процедурообработкиоинформации); хранение информации; передачаоинформации между элементамиосети.Ввод иовывод информации, в принципе, являютсяосоставляющими практическиолюбой процедурыообработкиоинформации, характеросвязейокомпонентовсистемы, при этом, такой же, какоиоприообработке информации, поэтому отдель-110нооих можноонеорассматривать.

Связиореализацииопроцедур защитыоинформации имеютоту жеоприроду, чтооиосвязи реализацииопроцедур обработкиоинформации. Связи компонентов у трехооставшихся видоводействий надоинформацией имеюторазличную природу. Соответственнооможно выделитьоследующиевидыосвязей компонентовосистемы: связи реализацииопроцедурообработкиоинформации подразумевают одновременнуюоилиопоочередную активность компонентов тех или иных видовообеспечения; связи храненияоинформации подразумеваютосвязанность компьютера(как места хранения) соблоком данныхоилиопрограммным комплексом (как объектомохранения); связи передачиоинформации подразумеваютофизическую связанностьмеждуоразличными компьютерами (автоматизированнымиорабочими местами).Для учетаовсех имеющихсяовосистеме связейорассматривается декомпозицияо[44] системыопо видам обеспеченияопроцесса обработки иозащиты информациио(рисунок 2.7).Рисунок 2.7 - Декомпозиция системыУчет всех имеющихсяосвязей необходимодля полученияополного представления о структуре системы.В результатеодекомпозиции выделеныоподсистемы видовообеспечения,причемокомпоненты подсистем болееонизкого уровняоосуществляют полноеобеспечениеопроцесса обработки и защитыоинформации в подсистемеоболее вы-111сокогооуровня, составными частями которойоони являются (компоненты подсистем 1,..,n обеспечиваютопроцесс обработкиоинформации системы в целом, компонентыоподсистем k,...,m обеспечиваютообработкуоинформации в подсистеме 2и т.д.).

Характеристики

Список файлов диссертации