Μία εφαρμογή της νευροεξέλιξης στην αυτοκαθοδηγούμενη πλοήγηση: Το DNA και η γονιδιακή έκφραση από τη Βιολογία στην Επιστήμη Υπολογιστών
Creators: name: Τερζόπουλος, Δημήτριος Νικηφόρου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2017
Subjects: Τεχνητά Νευρωνικά Δίκτυα
Γενετικοί Αλγόριθμοι
Νευροεξέλιξη
Artificial Neural Networks
Genetic Algorithms
Neuroevolution

description: Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στην έννοια της Νευροεξέλιξης, ήτοι του συνδυασμού τεχνητών νευρωνικών δικτύων με εξελικτικές μεθόδους, από μία υπολογιστική οπτική γωνία. Στην εργασιά πραγματοποιείται μία ιστορική αναδρομή και μία ανάλυση του θεωρητικού υποβάθρου του αντικειμένου, και περιγράφεται, σχεδιάζεται και υλοποιείται μία αντίστοιχη ενδεικτική εφαρμογή προσομοίωσης σε κατάλληλο προγραμματιστικό περιβάλλον. Η εισαγωγή περιγράφει συνοπτικά τις σχέσεις ανάμεσα στις διάφορες έννοιες, οι οποίες αποτελούν το υπόβαθρο της ιδέας της Νευροεξέλιξης. Η ιστορική αναδρομή παρουσιάζει τα γεγονότα και τις κυριότερες ερευνητικές εξελίξεις της πρόσφατης ιστορίας των τεχνητών νευρωνικών δικτύων και των εξελικτικών μεθόδων στην υπολογιστική επιστήμη. Το θεωρητικό υπόβαθρο αναπτύσσει τις έννοιες, οι οποίες σχετίζονται με τη Νευροεξέλιξη, πραγματοποιώντας μία λεπτομερέστερη ανάλυση ανάλυση των βιολογικών στοιχείων και των μαθηματικών αντιστοίχων τους στις διάφορες θεωρίες και δομές. Η ανάπτυξη της εφαρμογής αφορά αποκλειστικά την περιγραφή της σχεδιασμένης και υλοποιημένης προσομοίωσης, καθώς και δεδομένα και από μία δοκιμαστική εκτέλεση για την εξέταση και συζήτηση ενός αριθμού προκαταρκτικών αποτελεσμάτων. Τέλος, τα συμπεράσματα συνοψίζουν τις σημαντικότερες παρατηρήσεις και αποτελέσματα, τα οποία αντλήθηκαν στο πλαίσιο της εργασίας. Ο πηγαίος κώδικας της εφαρμογής παρέχεται στο παράρτημα. Οι βασικοί στόχοι της εργασίας είναι να ενθαρρύνει την ανακατεύθυνση πόρων προς την επιστήμη του Ευφυούς Ελέγχου γενικότερα, και της Νευροεξέλιξης ειδικότερα, να συγκεντρώσει έναν ικανό όγκο σημαντικής πληροφορίας και γνώσης επάνω στο θέμα σε μία μεμονωμένη πηγή, ώστε να αποτελέσει δυνάμει εναρκτήριο σημείο για μελλοντική έρευνα, καθώς και να παράσχει μία βάση για μελλοντικές υλοποιήσεις και παραλλαγές, σκιαγραφώντας τα θεμελιώδη χαρακτηριστικά μίας αντίστοιχης ενδεικτικής εφαρμογής.
description: The present thesis focuses on the concept of Neuroevolution, that is, the combination of artificial neural networks with principles from the domain of evolutionary methods from a computational perspective. A historical review and an analysis of the theoretical background of the subject are presented, and an application is described, designed and implemented. The introduction briefly presents the intertwined associations between concepts and notions that underlie the idea of Neuroevoolution. The historical review follows the events and fundamental research milestones in the recent history of artificial neural networks and evolutionary methods in computational science. The theoretical background elaborates on the concepts related to Neuroevolution by making a deeper analysis and presentation of both the biological foundations and the mathematical counterparts of the various theories