Original title: Koevoluce prediktorů fitness v kartézském genetickém programování
Translated title: Coevolution of Fitness Predicotrs in Cartesian Genetic Programming
Authors: Drahošová, Michaela ; Pošík, Petr (referee) ; Šenkeřík, Roman (referee) ; Sekanina, Lukáš (advisor)
Document type: Doctoral theses
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií
Abstract: [eng] [cze]
Kartézské genetické programován (CGP) je evoluc inspirovaná metoda strojového učen, která je primárně určená pro automatizovaný návrh programů a čslicových obvodů. CGP je úspěšné v řešen mnoha úloh z reálného světa. Avšak k nalezen inovativnch řešen obvykle potřebuje značný výpočetn výkon. Každý kandidátn program navržený pomoc CGP mus být spuštěn, aby se zjistilo, do jaké mry tento program řeš zadaný problém, a mohla mu být přiřazena fitness hodnota. Právě vyhodnocen fitness bývá výpočetně nejnáročnějš část návrhu pomoc CGP. Tato práce se zabývá využitm koevoluce prediktorů fitness v CGP za účelem zrychlen procesu evolučnho návrhu prováděného pomoc CGP. Prediktor fitness je malá podmnožina trénovacch dat použvaná pro rychlý odhad fitness hodnoty namsto náročného vyhodnocen objektivn fitness hodnoty. Koevoluce prediktorů fitness je optimalizačn metoda modelován fitness, která snižuje náročnost a frekvenci výpočtu fitness. V této práci je koevolučn algoritmus přizpůsoben pro CGP a jsou představeny a zkoumány tři přstupy k zakódován prediktorů fitness. Představená metoda je experimentálně vyhodnocena v pěti úlohách symbolické regrese a v úloze návrhu obrazových filtrů. Výsledky experimentů ukazuj, že pomoc této metody lze významně snžit výpočetn čas, který CGP potřebuje pro řešen zkoumané třdy úloh. Cartesian genetic programming (CGP) is an evolutionary based machine learning method which can automatically design computer programs or digital circuits. CGP has been successfully applied in a number of challenging real-world problem domains. However, the computational power that the design based on CGP needs for obtaining innovative results is enormous for most applications. In CGP, every candidate program is executed to dermine a fitness value, representing the degree to which it solves the problem. Typically, the most time consuming part of CGP is the fitness evaluation. This thesis proposes to introduce coevolution of fitness predictors to CGP in order to accelerate the evolutionary design performed by CGP. Fitness predictors are small subsets of the training data, which are used to estimate candidate program fitness instead of performing an expensive objective fitness evaluation. Coevolution of fitness predictors is an optimization method of the fitness modeling that reduces the fitness evaluation cost and frequency, while maintaining the evolutionary process. In this thesis, the coevolutionary algorithm is adapted for CGP and three approaches to fitness predictor encoding are introduced and examined. The proposed approach is evaluated using five symbolic regression benchmarks and in the image filter design problem. The method enabled us to significantly reduce the time of evolutionary design for considered class of problems.
Keywords: Evolučn návrh; kartézské genetické programován; koevolučn algoritmy; predikce fitness.; cartesian genetic programming; coevolutionary algorithms; Evolutionary design; fitness prediction.

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/187309

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-412587


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Doctoral theses