А. А. Шалыто Санкт-петербург





НазваниеА. А. Шалыто Санкт-петербург
страница1/11
Дата публикации02.09.2013
Размер0.71 Mb.
ТипЗадача
100-bal.ru > Информатика > Задача
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
(МИНОБРНАУКИ)
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ»
(СПбГУ ИТМО)
Факультет информационных технологий и программирования
Кафедра «Компьютерные технологии»

Федор Николаевич Царев

Разработка методов совместного применения генетического и автоматного программирования

Магистерская диссертация
Научный руководитель – докт. техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «Технологии программирования» СПбГУ ИТМО

А. А. Шалыто


Санкт-петербург

2009

Оглавление


Оглавление 3

Введение 5

Глава 1. автоматное и генетическое программирование 7

1.1. Основные концепции автоматного программирования 7

1.1.1. Системы со сложным поведением 7

1.1.2. Автоматное программирование 10

1.2. Генетические алгоритмы 11

1.2.1. Основные определения 12

1.2.2. Традиционный генетический алгоритм 15

1.2.3. Генетическое программирование 16

1.2.4. Преимущества автоматизированного построения автоматов 17

Выводы по главе 1 39

Глава 2. Метод представления автоматов с помощью конечных распознавателей 40

2.1. Задача «Умный муравей–3» 40

2.2. Решение задачи без применения конечных автоматов 41

2.3. Решение задачи с помощью метода представления автоматов деревьями решений 42

2.4. Предлагаемый метод 44

2.4.1. Описание алгоритма 46

2.4.2. Операция мутации 46

2.4.3. Операция скрещивания 47

2.4.4. Формирование следующего поколения 49

2.4.5. Настраиваемые параметры алгоритма 50

2.5. Результаты вычислительных экспериментов 50

Выводы по главе 2 52

Глава 3. Метод построение конечных автоматов управления системами со сложным поведением на основе тестов 53

3.1. Постановка задачи 53

3.2. Описание предлагаемого метода 54

3.2.1. Представление конечного автомата в виде хромосомы генетического алгоритма 55

3.2.2. Генетический алгоритм 62

3.2.3. Вычисление функции приспособленности 62

3.3. Пример применения метода 63

3.3.1. Система тестов 66

3.3.2. Результаты применения генетического алгоритма 69

Выводы по главе 3 73

Заключение 74

Источники 75



Введение


Генетические алгоритмы являются одним из современных и быстро развивающихся направлений в искусственном интеллекте. С их помощью могут быть найдены решения многих задач в различных областях. Примерами таких задач являются: задачи синтеза расписаний, задачи планирования работ и распределения ресурсов, задачи маршрутизации транспортных средств, синтез топологии сетей различного назначения, построение искусственных нейронных сетей, деревьев принятия решений, автоматическое построение программ, проектирование конечных автоматов и клеточных автоматов. К сожалению, в нашей стране этой области уделяется недостаточно внимания. Одна из задач работы – хотя бы частично восполнить этот пробел.

Генетическое программирование – разновидность генетических алгоритмов, в которой вместо низкоуровневого представления объектов в виде битовых строк используется высокоуровневое представление: деревья разбора программ, диаграммы переходов конечных автоматов и т.д. С помощью генетического программирования наиболее эффективно решаются задачи автоматического построения программ, конечных автоматов и клеточных автоматов.

Автоматное программирование – парадигма программирования, при использовании которой программу предлагается строить в виде совокупности автоматизированных объектов управления, каждый из которых содержит систему управления (взаимодействующие конечные автоматы) и объект управления.

Объект управления характеризуется множеством вычислительных состояний, а также двумя наборами функций: множеством предикатов, отображающих вычислительное состояние в логическое значение (истина или ложь), и множеством действий, позволяющих изменять вычислительное состояние.

Управляющий автомат определяется конечным множеством управляющих состояний, функцией переходов и функцией действий. Взаимодействие между автоматами может осуществляться различными способами: за счет вложенности автоматов, с помощью обмена сообщениями, с помощью обмена номерами состояний и т.д.

Управляющие конечные автоматы часто характеризуются сложным поведением, как например, в задаче «Умный муравей–3», рассматриваемой в настоящей работе. В таком случае их эвристическое проектирование представляет собой весьма трудоемкую задачу. Возникает естественное желание – автоматизировать процесс проектирования автоматов, поручив основную работу компьютеру.

В настоящей работе в качестве метода автоматизированного построения автоматов выбрано генетическое программирование. В начале работы излагаются общие концепции генетических алгоритмов, генетического программирования и автоматного программирования, приводится перечень задач, в которых успешно применяются указанные методы. Далее описывается метод представления управляющих конечных автоматов с помощью конечных преобразователей, применение которого иллюстрируется на примере задачи «Умный муравей–3». В третьей главе описывается метод построения конечных автоматов управления системами со сложным поведением на основе тестов. Применение этого метода иллюстрируется на примере построения автомата управления часами с будильником.

Методы построения автоматов на основе тестов интересны тем, что при их применении нет необходимости строить программную модель внешней среды для вычисления функции приспособленности. Таким образом, для применения этого метода требуется гораздо меньше вычислительных ресурсов.

В заключение работы анализируются ее результаты, и приводится ряд открытых вопросов и направлений для дальнейших исследований в этой области.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

А. А. Шалыто Санкт-петербург iconНовые поступления 2 Сельское хозяйство 2 Общие вопросы сельского хозяйства 2
Агрофизический научно-исследовательский институт (Санкт-Петербург). Материалы координационного совещания Агрофизического института,...
А. А. Шалыто Санкт-петербург iconСпециальная /коррекционная/ общеобразовательная школа (VII вида)...
Субъект Российской Федерации Санкт-Петербург, в лице Комитета по Образованию Санкт-Петербурга. Место нахождения Учредитель -1: 190000,...
А. А. Шалыто Санкт-петербург iconЭкскурсионные туры в карелию
Санкт- петербург приозерск – ладожское озеро валаам – сортавала – парк «рускеала» олонец александро-свирский монастырь старая ладога...
А. А. Шалыто Санкт-петербург iconDhl открывает новое сервисное отделение в Санкт-Петербурге Санкт-Петербург, 20 марта 2008 г
Санкт-Петербург, 20 марта 2008 г. Компания dhl, мировой лидер в области экспресс-доставки и логистики, расширяет свое присутствие...
А. А. Шалыто Санкт-петербург iconМетодическое пособие для врачей Санкт-Петербург 2007
В. Г. Беспалов, д м н., старший научный сотрудник, руководитель группы химиопрофилактики рака фгу "нии онкологии им. Н. Н. Петрова...
А. А. Шалыто Санкт-петербург iconРеферата «г. Санкт-Петербург, как символ новой культуры, великое...
Актуальность темы. Санкт-Петербург один из основных смысловых образов русской культуры. Это город-программа, город-концепция, имеющий...
А. А. Шалыто Санкт-петербург iconПатентам и товарным знакам (19)
Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29, Санкт-Петербургский гту (цпи), С. В. Козыреву
А. А. Шалыто Санкт-петербург iconРеальное и виртуальноЕ в медиапространстве современности
Санкт-Петербургский Гуманитарный университет профсоюзов, г. Санкт-Петербург, Россия
А. А. Шалыто Санкт-петербург iconЗа 2011 год Санкт-Петербург 2011г
Показатели административных правонарушений по районам Санкт-Петербурга в 2010 году 47
А. А. Шалыто Санкт-петербург iconПрограмма по формированию навыков безопасного поведения на дорогах...
Адрес: 191187, Санкт-Петербург, ул. Гагаринская, 3, Европейский Университет в Санкт-Петербурге
А. А. Шалыто Санкт-петербург iconГбоу школа №619 Калининский район Санкт-Петербург
Министерства образования и науки Российской Федерации, Комитета по образованию Санкт-Петербурга и школьным Положением «Об информационном...
А. А. Шалыто Санкт-петербург iconПрограмма по формированию навыков безопасного поведения на дорогах...
Санкт-Петербургский городской дворец творчества юных, спб гбоу лицей искусств «Санкт-Петербург»
А. А. Шалыто Санкт-петербург iconЛабораторные работы на уроках биологии с использованием цифрового микроскопа
Государственное бюджетное образовательное учреждение гимназия №42 Приморского района Санкт-Петербурга (гбоу гимназия №42 Приморского...
А. А. Шалыто Санкт-петербург iconНалогообложение субъектов малого бизнеса в Республике Казахстан (на примере тоо «Рэтро-2»)
Государственной комиссии по защите магистерских диссертаций в Санкт-Петербургском университете управления и экономики по адресу:...
А. А. Шалыто Санкт-петербург iconАлексей Береснев администрирование gnu/Linux с нуля санкт-Петербург «бхв-петербург» 2007
Прилагаемый компакт-диск содержит требования и проверочные тесты для экзаменов lpi-101, lpi-102, а также свободно распространяемое...
А. А. Шалыто Санкт-петербург iconКлассический санкт-петербург (5 дней / 4 ночи)
Санкт-Петербургу, Петропавловская крепость, Петергоф (ансамбль фонтанов Нижнего парка), Эрмитаж, Дворцовая площадь, Царское Село...


Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
100-bal.ru
Поиск