作者:郭勉愈 来源:科学时报 发布时间:2011-7-12 9:01:09
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遗传算法:让发明自动“进化”

 
未来十年,哪些技术会对我们的生活产生重大影响?近日,英国《新科学家》杂志遴选出了七项技术,并作了解读。今天我们介绍其中的第六项技术。
 
目前,我们正处在历史上一个新的创造发明繁荣期的开端。之所以这么说,是因为现在的电脑软件可以自动地使技术向前“进化”,而且能够在无人操控的情况下独立设计出新的方案。这项技术已经在很多领域得到广泛运用,比如,机器人运动领域、计算机安全领域以及制药领域。
 
这项技术的核心是一种基于遗传学的运算法则,简称遗传算法。它模仿了自然选择的原理,任何一个设计方案都可以看做是一个由无数片段构成的遗传基因。
 
在这项发明中,每一个片段都是一个构成参数,可以随着形状不同而发生变化。以很多精细研究领域所涉及到的电阻或者化学分子间的引力等为例,遗传算法通过随机改变它们的某些片段,或者使某些片段发生突变的方式,来使整个设计得到改善。所有细微的改进一起发生作用,就能使事物的整体状况得到提高。
 
在此之前,普通的笔记本电脑还没有能力处理数以百万代的人类基因,并将其中那些不符合需要的突变基因清除。但是,这种情况现在已经发生了变化。
 
美国加州斯坦福大学研究人员John Koza是在工程设计领域引进遗传算法的先驱。他曾经用这种方式成功“培育”出了高效率的无线电天线。John Koza认为,遗传算法已经悄然在研发领域发挥着越来越重要的作用。
 
John Koza表示,真正有趣的地方在于,人们有时候并不清楚这种进化式的发明是怎样运作的,因为人类的大脑不会设计出这种怪异的、锯齿形的天线。令人感兴趣的地方还在于,基于遗传算法的软件还可以围绕许多现有的专利进行设计和改变。
 
Robert Plotkin指出,目前这种演进式的发明在各个领域正变得越来越流行。他在2009年出版的《机器精灵》一书中详细描述了这项技术如何占据越来越重要的地位。制药公司是这项技术的大客户,他们利用这项技术不断发展出新的分子机制,从而制造出人类无法想象的新型生物感受器。
 
这项技术也被用于改善机器人的行走方式。美国宾夕法尼亚州匹兹堡市卡耐基·梅隆大学的机器人专家Hod Lipson说:“虽然大部分演进式的发明并不具有戏剧性的重大作用,但它们却持续不断地使事物向着好的方向转化。关键在于,它们将积极的功效一点一滴积累起来,最终产生根本意义上的创新。”
 
“不过,不要指望发明家们能很快地承认他们使用了遗传算法。”Lipson说,他们仍然会对外宣称,发明是他们自己完成的。(郭勉愈/编译)
 
《科学时报》 (2011-07-12 A3 技术·经济)
 
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