John Holland "algoritmos geneticos"

Selección natural en sistemas adaptativos complejos: Algoritmos genéticos
Autores: Daniel Pavez, Héctor Llanos, Martin Espina, Álvaro González 04/04/2014

Introducción:
Todos conocemos en que consiste la teoría de selección natural planteada por Charles Darwin (1809 – 1882), la cual consiste básicamente en la sobrevivencia del más apto. Pero ¿Qué sucede si tomamos la selección natural yla aplicamos a sistemas computacionales? John Henry Holland se planteó aquella pregunta y con ello llegó al desarrollo de un tipo de algoritmo especial; los algoritmos genéticos, los cuales presentan variados usos y aplicaciones en los sistemas adaptativos complejos, que también fueron investigados por él.
Veremos cómo desarrolló dicho algoritmo, para lo cual tuvo que formalizar la selecciónnatural en forma matemática, desarrollando el Teorema del Esquema de Holland y más tarde implementó esta idea a la computación.

Desarrollo:
John Henry Holland (02 de febrero 1929) ostenta los títulos de Profesor de Psicología y Profesor de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación en la Universidad de Michigan, Ann Arbor. También se desempeña como Profesor Externo y miembro del ComitéEjecutivo de la Junta de Directiva en el Instituto Santa Fe en Nuevo México, Estados Unidos. Recibió su licenciatura en Física en el Instituto de Tecnología de Massachusetts el año 1950 y una maestría de la Universidad de Michigan en Matemáticas en 1954. En 1959 fue galardonado con el primer doctorado en ciencias de la computación de la Universidad de Michigan [1].

“Holland es uno de los padres dela investigación de algoritmos genéticos” [1], lo cuales creó con el propósito de “estudiar, de un modo formal, el fenómeno de la adaptación tal y como ocurre en la naturaleza, y desarrollar vías de extrapolar esos mecanismos de adaptación natural a los sistemas computacionales” [2:2]. “También es conocido por su desarrollo de lo que se ha llamado Teorema del esquema de Holland. El trabajo deHolland se ha centrado en el uso de modelos matemáticos y de simulación por ordenador para estudiar los procesos cognitivos y los sistemas adaptativos complejos de manera más general” [1].
Los sistemas adaptativos complejos son un conjunto de sistemas con características en común:
Todos ellos poseen una complejidad en su composición, es decir, existe una diversidad de múltiples elementosinterconectados.
Se adaptan “aprendiendo” de experiencias anteriores y tienen la capacidad de cambiar de acuerdo a ellas.
El teorema del esquema de Holland, el cual, “está basado en el concepto de esquemas, o patrones, que describen conjuntos de cadenas de bits. Un esquema es cualquier cadena compuesta de 1s, 0s y *s” [3:10], donde * es 0 o 1, vale decir, un esquema es binario. Lo que hace el teoremadel esquema es desarrollar la idea de la selección natural usando una serie de fórmulas, las cuales emulan distintos procesos biológicos, más específicamente los que ocurren a nivel genético en el momento que sucede un cruzamiento entre dos individuos, sucediendo lo siguiente:
Cada número binario es un cromosoma.
Cada uno de los números que conforman dicho número binario son los genes de dichocromosoma.
Son seleccionados los dos individuos más aptos.
Los individuos menos aptos se eliminan.
Luego se realiza el proceso de cruzamiento, el que consiste en cortar ambos cromosomas en dos secciones aleatoriamente.
Lo siguiente es unir los genes para formar dos nuevos cromosomas, para ello, se une la primera cadena de genes que se formó al cortar el primer cromosoma con la segunda cadenaformada al cortar el segundo cromosoma y lo mismo con las 2 cadenas de genes restantes.

Fuente: http://www.scholarpedia.org/article/Genetic_algorithms
Luego del proceso de unión pueden aplicarse inversiones o mutaciones, los que ocurren dentro de una probabilidad dada en un comienzo.
De lo anterior se obtienen 4 cromosomas (cromosomas padres y sus hijos) los cuales se denominan la segunda...