Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Эбилинг В. -> "Физика процессов эволюции" -> 158

Физика процессов эволюции - Эбилинг В.

Эбилинг В., Энгель А., Файстель Р. Физика процессов эволюции — М.: УРСС, 2001. — 342 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikaprocessovevolucii2001.djvu
Предыдущая << 1 .. 152 153 154 155 156 157 < 158 > 159 160 161 162 163 164 .. 176 >> Следующая

^циадшш1Ш^
•^ттНпШПиПГОТГГТТтч
а
¦fTTTbj'l) I Hi I rr^TTTi
взаимодействующих атомов необходимо определенное сочетание больцмановской и дарвиновской стратегий {Ebeling, 1986). Затем удалось получить теоретическое доказательство возможных преимуществ смешанных стратегий (Ebeling, Engel, 1986) и, наконец, подтвердить преимущества нового образования численным моделированием на персональном компьютере (Boseniuk et al., 1987). В ходе наших исследований мы систематически подвергали сравнению три стратегии.
1. Стохастическая градиентная стратегия. Замкнутые маршруты подвергаются стохастическим вариациям (быстрая динамика). Положительные результаты, т. е. такие изменения, которые приводят к сокращению длины маршрута, принимаются, отрицательные результаты отвергаются.
2. Моделируемое охлаждение. Положительные результаты мутаций всегда принимаются, отрицательные результаты вводятся с малой вероятностью
ехр(-^гУ (12-2)
Это предположение позволяет системе покидать неблагоприятные побочные минимумы и перемещаться в направлении лучших минимумов. Температура медленно понижается (медленная динамика).
3. Смешанная стратегия Больцмана—Дарвина. Рассматривается амсамбль из п коммивояжеров, которые попарно производят сравнения выбранных маршрутов через определенные стохастически распределенные временные, интервалы. Менее удачливый коммивояжер после сравнения следует по лучшему маршруту. В ходе дальнейшего развития событий маршруты двух коммивояжеров, как правило, снова расходятся из-за процессов стохастической мутации. На рис. 12.8 приведены для сравнения лучшие результаты, достигнутые в численном моделировании десятью коммивояжерами при использовании трех указанных выше стратегий. На рис. 12.9 показан лучший маршрут. Моделирование проводилось в 50 прогонов. Нетрудно
0,96
0,97
0,98
0,99
1,0
I in hi illinium
ill M111
i
Рис. 12.8. Распределение лучших результатов 50 оборотов коллектива, состоящего из 10 торговцев: (а) независимая стохастическая градиентная стратегия; (б) независимая термодинамическая стратегия; (в) введение соревнования между торговцами (смешанная стратегия Больцмана—Дарвина по Босенюку и др. (Boseniuk et al., 1987)
видеть, что смешанная стратегия обладает заметными преимуществами перед двумя другими стратегиями.
Приведенные выше стохастические замкнутые сетевые графики можно рассматривать как примеры работы с эволюционными стратегиями. Особый интерес замкнутые сетевые графики представляют для задач оптимизации. Такие сети часто используют в компьютерных моделях и даже в конструкциях компьютеров. Сотрудники фирмы «Bell Laboratories* разработали в последнее время различные проекты кремниевых чипов, позволяющих с помощью измерения токов на чипе из » х » элементов решать задачу коммивояжера. Технологии VLSI позволяют достигать большой поверхностной плотности элементов, т. е. работать с достаточно большим числом городов. В ближайшем будущем следует ожидать появления специальных чипов для серийного решения задач на оптимизацию типа задачи коммивояжера (Hopfield,
Tank, 1985, 1986).
12.3. Проблемы биотехнологии
Ныне нет никаких сомнений в том, что биотехнология наряду с микроэлектроникой принадлежит к числу наиболее важных технологий, которые необходимо всемерно развивать. «Революция в биохимии, достигшая своей кульминации в начале 60-х годов с открытием генетического механизма и связи между нуклеиновыми кислотами и синтезом белка, — это прорыв в знании, быть может, не столь глубокий, как тот, который был вызван физико-химическими открытиями в первое десятилетие нашего столетия, но гораздо более сложный и влекущий за собой гораздо дальше идущие последствия» (Bernal, 1967). В конце концов речь идет о том, что человек по образу и подобию природы становится конструктором биотической эволюции в рамках законов природы. Особенно далеко идущих последствий для экономики следует ожидать от генной инженерии и энзимотехники, ставших ныне главным направлением научно-технической революции. Для научного анализа процессов биотехнологии знание теории самоорганизации имеет определенное значение.
Один из вопросов, которые ставит теория самоорганизации и эволюции, состоит в следующем. Если система состоит из большого числа взаимодействующих, относительно однотипных и относительно самостоятельных элементов (например, популяция микробов) и если эти элементы обладают способностью медленно изменять свои свойства (мутации, процессы обучения), то как изменяются свойства элементов? Как изменяются свойства системы в целом? Как реагирует («отвечает») система на изменение краевых условий?
За этими внешне простыми вопросами, несомненно, кроются чрезвычайно сложные проблемы. Пока мы имеем лишь самые общие представления о том, как надлежит описывать и решать их (Feistel, Ebeling, 1982, 1989). Попытаемся в общих чертах описать сферу применимости соответствующих результатов. В микробиологических реакторах живут и размножаются одноклеточные, в которых искусственно введен генетический материал — информация, необходимая для производства определенных ферментов, например, инсулина. Поскольку производство инсулина не требуется для размножения клеток (и даже замедляет последнее), эта способность постепенно понижается в результате мутаций, и в дальнейшем клеточная структура перестает быть необходимой для производства инсулина. Возникает вопрос, какие
Предыдущая << 1 .. 152 153 154 155 156 157 < 158 > 159 160 161 162 163 164 .. 176 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed