Evolutionäre Systeme - Von der Biologie zur Technik

Die Vorlesung soll theoretische Aspekte der biologischen Evolution und deren Anwendung in evolutionären Verfahren zur Parameter- als auch zur Strukturoptimierung vermitteln.

Ziel ist es, evolutionäre Verfahren nah am gegenwärtigen Stand der Forschung zu erklären ohne dabei die explizite Verbindung zur Biologie zu verlieren. Die Vorlesung ist in sieben thematisch aufeinander aufbauende Blöcke unterteilt.

Zunächst wird der biologische Hintergrund vermittelt, dabei werden gängige mikroskopische Modelle der Populationsgenetik sowie die Dynamik von Wachstumsmodellen (Ökologische Modelle – Räuber/Beute) erklärt. Biologisch motiviert werden im zweiten Block evolutionäre Algorithmen und „angrenzende'' Verfahren eingeführt und verglichen sowie Grundzüge der Theorie evolutionärer Algorithmen vorgestellt.

Im Anschluss wird die Unterscheidung zwischen Optimierung im technischen Sinne und Anpassung im biologischen Sinne durchgeführt. Dabei wird das Konzept der Fitnesslandschaft diskuttiert und bzgl. der Ko-evolution erweitert. Die Diskussion der Genotype-Phänotypabbildung erfolgt im Block “Codierung und Repräsentation''.

Der Entwicklungsprozess, d.h. die Ontogenese, ist in der Biologie ein integraler Bestandteil der Evolution. Die Übersetzung von Aspekten der Ontogenese in evolutionäre Verfahren steht noch am Anfang; erste Konzepte sollen im zweiten Teil des Blockes diskutiert werden.

Die Selbstadaptation bei evolutionären Verfahren umfasst die Anpassung von Parametern zur Organisation des Suchprozesses insbesondere der Suchverteilung. Auch in diesem Block soll ein kurzer biologischer Hintergrund die algorithmische Realisierung motivieren.

Im letzten Block wird die Interaktion von Evolution und Lernen besprochen, nachdem Lernen als ein Adaptionsprinzip in der Natur, das dem der Evolution prinzipiell nicht unähnlich ist, eingeführt wurde. Die Fragestellung „nature'' vs. “nurture'' soll hier ebenso Eingang in die Vorlesung finden, wie die Frage wie Evolution – Lernen und insbesondere auch in der Rückrichtung Lernen – Evolution beeinflusst.

Private Homepage von Prof. Sendhoff mit der Möglichkeit zum Download der Folien zur Vorlesung.
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