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Por Miguel Angel Sabadell

M.A.Sabadell
es Astrofísico y profesor de
la Universidad
de Zaragoza
 
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Algoritmos genéticos
El mundo de los genes informáticos
 
A veces se dice que el hombre copia a la Naturaleza, que nuestros instrumentos y máquinas hace mucho que fueron desarrollados por la propia naturaleza. Esto es cierto, en parte. Y dentro de esa parte se encuentra un instrumento informático muy potente para resolver cierto tipo de problemas: los llamados algoritmos genéticos . ¿Qué se esconde debajo de nombre tan esotérico? Es algo complicado, pero intentaré explicarlo.
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Los algoritmos genéticos están basados en los procesos que rigen la evolución de los seres vivos. Por tanto, para entenderlos debemos detenernos un poco en ver cómo funciona la evolución. Primero, la evolución funciona sobre los cromosomas, las moléculas donde se encuentra almacenada toda la información necesaria para construir un ser vivo. Cómo lo hace, bueno, no conocemos los detalles, pero existen unas cuantas propiedades que sí podemos definir:

1. La evolución trabaja sobre los cromosomas

2. La selección natural es la relación entre cromosomas y el éxito del individuo al que pertenecen. La selección natural premia, por decirlo de alguna forma, a aquellos cromosomas que mejoran la capacidad de supervivencia del individuo al que pertenecen. ¿Cómo? Permitiendo que se reproduzcan en mayor número que el resto.

3. La evolución, que es la mutación en los cromosomas, se produce durante la reproducción. De hecho, las mutaciones pueden ser la razón de por qué los cromosomas de loa hijos a veces difieren de los de los padres.

4. La evolución biológica no tiene memoria. Esto es, una vez que un cromosoma ha mutado no recuerda cómo era antes del cambio. No tiene forma de recuperar su estructura anterior.

Instrucciones

Usando estas cuatro propiedades el experto en computación John Holland comenzó a investigar en algoritmos de ordenador que se basaran en este principio. Pero, ¿qué es un algoritmo? No es más que un conjunto de instrucciones que permiten al ordenador hacer cosas, lo mismo que un cromosoma.

Holland escribió algoritmos, en esencia cadenas de unos y ceros, y diseñó una manera totalmente ciega de que se reprodujeran. Por ejemplo. Imaginen una fábrica de coches que quiere buscar una manera de optimizar cierta parte de la cadena de montaje. Entonces el experto informático diseña una serie de algoritmos genéticos, unas cadenas de unos y ceros, que codifican mediante técnicas apropiadas las variables que definen el problema. Velocidad de la cadena, hora del día, número de operarios, la forma de apretar un tornillo,...no sé, cualquier cosa que influya en el proceso de montaje. No olvidemos que el objetivo es optimizar el problema que, en definitiva, no es más que encontrar cuáles son los valores que mejoran la producción.

Entonces se da unos valores iniciales y se deja a los algoritmos que se reproduzcan. El mecanismo de reproducción es ciego, no tiene ni idea de cuál es el problema que va a resolver. Y ahora empieza el juego. Los algoritmos genéticos se mezclan entre sí como lo hacen los cromosomas de la madre y el padre cuando tienen un hijo y se permite que muten mediante cambios aleatorios. O sea, que un cero cambia a uno o al revés en cualquier lugar de la cadena del algoritmo.

Con las diferentes poblaciones de cromosomas informáticos que se crean por este método se premia a aquellas que mejor se adaptan al medio. En nuestro caso, el medio ambiente es el problema que queremos resolver y las que mejor se adaptan son las que más se acercan a la solución.

De este modo, los algoritmos genéticos se han convertido en un instrumento muy poderoso de solución de problemas difíciles
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Más información:

Algoritmos genéticos

. El hombre copia a la Naturaleza.

 

"En los

cromosomas

se almacena

la información

necesaria para

crear un

ser vivo"

 

 

. Algoritmos genéticos= vida informática.

 

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