Multi-combinative strategy to avoid premature convergence in genetically-generated fuzzy knowledge bases

A growing number of industrial fields is concerned by complex and multiobjective problems. For this kind of problems, optimal decision making is critical. Decision support systems using fuzzy logic are often used to deal with complex and large decision making problems. However the main drawback is the need of an expert to manually construct the knowledge base. The use of genetic algorithms proved to be an effective way to solve this problem. Genetic algorithms model the life evolution strategy using the Darwin theory. A main problem in genetic algorithms is the premature convergence, and the last enhancements in order to solve this problem include new multi-combinative reproduction techniques. There are two principal ways to perform multi-combinative reproduction within a genetic algorithm, namely the Multi-parent Recombination, Multiple Crossover on Multiple Parents (MCMP); and the Multiple Crossover Per Couple (MCPC). Both techniques try to take the most of the genetic information contained in the parents. This paper explores the possibility to decrease premature convergence in a real/binary like coded genetic algorithm (RBCGA) used in automatic generation of fuzzy knowledge bases (FKBs). The RBCGA uses several crossover mechanisms applied to the same couple of parents. The crossover are also combined in different ways creating a multiple offspring from the same parent genes. The large family concept and the variation of the crossovers should introduce diversity and variation in otherwise prematurely converged populations and hence, keeping the search process active.

Rosnącej liczbie dziedzin, którymi zainteresowany jest przemysł, towarzyszą złożone zagadnienia wieloobiektowe. Dla takich zagadnień optymalne podejmowanie decyzji jest krytyczne. Często dla wsparcia procesu decyzyjnego w złożonych problemach stosuje się układy logiki rozmytej. Kłopotem pozostaje jednak potrzeba manualnego wygenerowania bazy wiedzy poprzez eksperta. Okazuje się, że pewnym rozwiązaniem tego problemu może być użycie algorytmów genetycznych. Algorytmy takie modelują zagadnienie ewolucyjne na podstawie teorii Darwina. Głównym problemem w algorytmach genetycznych jest przedwczesna konwergencja, której próby wyeliminowania oparto na strategii multikombinowanych technik reprodukcji. Występują zasadniczo dwie drogi realizacji techniki reprodukcji: Multiple Crossover on Multiple Parents (MCMP) oraz Multiple Crossover Per Couple (MCPC). Obydwie metody celują w wykorzystanie jak największej ilości informacji genetycznej od rodziców. W artykule zajęto się możliwością ograniczania przedwczesnej konwergencji w rzeczywistym/binarnym kodzie genetycznym (RBCGA) używanym w automatycznymgenerowaniu rozmytych baz wiedzy (FKBs). Algorytm RBCGA stosuje kilka mechanizmów krzyżowania genów w odniesieniu do tej samej pary rodziców. Mechanizmy te przeróżnie kombinowane pozwalają na wielokrotną kreację potomstwa od tej samej pary rodziców. Koncepcja dużej rodziny i różnicowanie krzyżowania powinny wprowadzić dywersyfikację nowogenerowanych pokoleń, które w przeciwnym razie szybko uległyby konwergencji. Zapobieżenie temu zjawisku poprzez strategię multikombinacyjną utrzymuje proces poszukiwania rozwiązania w stanie aktywnym.