BITÖK: Publications: Evolutionäre und Genetische Programmierung im ...

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Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung

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Frey, C: Evolutionäre und Genetische Programmierung im Lichte moderner Ökosystemmodellierung in Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung (BITÖK): Bayreuther Forum Ökologie, Selbstverlag, 93, 1-199 (2002)

Abstract:
Genetische Algorithmen und verwandte Evolutions-algorithmen spielen in der angewandten Mathematik und in der Informatik eine wichtige Rolle als Werkzeuge, mit deren Hilfe komplizierte Optimierungsprobleme näherungsweise gelöst werden können. Die Methoden basieren auf der Idee, Prinzipien natürlicher Evolutionsabläufe algorithmisch zu formulieren und geeignet anzupassen, damit sie zur Problemlösung in nicht-biologischen Anwendungsfeldern eingesetzt werden können. Man verwendet zum Beispiel die sogenannte Genetische Programmierung zur automatischen, evolutionsbasierten Erzeugung von Computerprogrammen. Der Autor des vorliegenden Bandes geht von der Hypothese aus, dass natürliche Evolution einen Verar-beitungsprozess genetischer Information darstellt. Es wird untersucht, ob Evolutionsalgorithmen in Umkehrung ihres bisherigen Profils auch als Modell für biologische Evolution verwendet werden können. An welchen Stellen muss die Methodik zu diesem Zweck verändert werden? - Zur Beant-wortung dieser Fragen wird eine mathematische Formulierung des Darwinschen Evolutionsprozesses im Rahmen hierarchischer, diskreter dynamischer Systeme vorgeschlagen. Auf diesem Fundament werden bestehende Methoden (Genetische Programmierung, Artificial Life) analysiert und ein neues, individuenbasiertes Evolutionsmodell realisiert. Dieses Modell wurde als Mathematica-Paket unter dem Namen MathEvEco implementiert; es wird in diesem Band ausführlich dargestellt, ebenso wie die vielen durchgeführten Versuche zur automatischen Erzeugung von Suchprogrammen, sowie ihre Parameter und Ergebnisse. Der Leser gewinnt also nicht nur einen Einblick in den aktuellen Stand von Evolutionsalgorithmen und Ansätzen zur Simulation von Evolution in virtuellen Ökosystemen, sondern wird schließlich auch in der Lage sein, eigene Evolu-tionsexperimente durchzuführen.