Przeczytaj
Zastosowanie algorytmów genetycznych w projektowaniu
Algorytmy genetyczne są przede wszystkim wykorzystywane w szeroko pojętej inżynierii. Znalazły tam zastosowanie, ponieważ na co dzień nie potrzebujemy idealnych rozwiązań. Ich działanie pozwala na optymalizację istniejących koncepcji. Projektowanie z wykorzystaniem algorytmów genetycznych nazywamy projektowaniem genetycznymprojektowaniem genetycznym.
Zaprojektowana genetycznie antena
W 2006 roku NASA przeprowadziła misję o nazwie Space Technology 5, w której skład wchodziły trzy mikrosatelity o masie ok. 25 kg każdy. Głównym celem misji było zaprezentowanie i przetestowanie nowych technologii, które mogłyby w przyszłości zrewolucjonizować badania kosmosu.
Testowano między innymi anteny służące do komunikacji, które stworzono, wykorzystując algorytmy genetyczne. Projektowanie wyspecjalizowanych anten przez zespoły badawcze wymaga dużych nakładów pracy oraz czasu. Potrzebne są do tego także specjalistyczna wiedza i doświadczenie.
Wykorzystanie algorytmów genetycznych okazało się o wiele efektywniejszym podejściem. Ponadto dzięki nim stworzono anteny lepsze od tych, które zostały zaproponowane przez naukowców. W ten sposób po raz pierwszy obiekty zaprojektowane genetycznie zostały wysłane w kosmos.
Nowy sposób przechowywania energii
Bill Gross zastosował algorytmy genetyczne do zmiany sposobu zbierania i przechowywania energii słonecznej. Tradycyjne kolektory skupiały równolegle padające promienie w jednym punkcie. Muszą śledzić położenie Słońca, aby kierować się bezpośrednio w jego stronę. Wystarcza jeden stopień odchylenia w stosunku do padających promieni, by przestały zbierać ich energię.
W 2013 r. firma Grossa, Heliogen, zaczęła stosować algorytmy genetyczne, by określić jakie jest odpowiednie położenie dla luster, by zbierały i odbijały jak największą liczbę promieni. Promienie miały trafić do kolektora umieszczonego na wieży, wokół które koncentrycznie umieszczono lustra.
Minimalizacja zawodowej ekspozycji na hałas
Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy w 2010 roku opublikował wyniki swoich badań dotyczących minimalizacji ekspozycji na hałas w miejscach pracy.
Do optymalnego rozmieszczenia stanowisk oraz maszyn na terenie zakładu pracy zostało wykorzystane projektowanie genetyczne. Zasadnicze znaczenie dla praktycznych zastosowań algorytmów genetycznych miało odpowiednie określenie funkcji przystosowania. Pozwoliło to osiągnąć cel optymalizacji przy jednoczesnym uwzględnieniu istniejących ograniczeń rzeczywistego środowiska pracy.
Optymalizacja formy kadłuba jachtu
John Frazer i Peter Graham w 1995 roku przeprowadzili eksperyment naukowy na uniwersytecie w Ulsterze. Polegał on na znalezieniu odpowiedniej formy kadłuba jachtu, który miałby startować w zawodach regatowych. W swoim projekcie wykorzystali algorytmy genetyczne. Ich program polegał na doborze i kontroli parametrów krzywizn definiujących formę kadłuba. Dzięki temu uzyskano szereg danych, które posłużyły do znalezienia optymalnych proporcji i kształtów.
Projektowanie genetyczne form architektonicznych
Una‑May O'Reilly oraz Girish Ramachandran to dwoje badaczy z Massachusetts Institute of Technology. Napisali oni Generative Genetic Explorer, czyli program komputerowy stanowiący nakładkę na aplikację AutoCAD. Jest to narzędzie oparte na algorytmach genetycznych, którego celem jest generowanie potencjalnych form architektonicznych jako propozycji dla projektanta.
Innowacyjność działania tego programu polegała na jego nastawieniu na projektanta.
Użytkownik wprowadza do programu wymagania stawiane przed projektem oraz jego pożądane parametry. Następnie program generuje trójwymiarowe obiekty. Projektant wprowadza do swoich wymagań ew. poprawki lub je doprecyzowuje. Z każdą iteracją program przedstawia projekty, które uwzględniają większą liczbę wymagań.
Jest to jeden z pierwszych algorytmów genetycznych, które zapewniały możliwość interakcji z użytkownikiem w trakcie procesu ewolucji.
Słownik
proces projektowy, w trakcie którego wykorzystywane są algorytmy genetyczne