خوارزمية تطورية

في الذكاء الاصطناعي، الخوارزمية التطورية (بالإنجليزية: Evolutionary algorithms) هي مجموعة فرعية من الحسابات التطورية. الخوارزمية التطورية تستخدم بعض الآليات المستوحاة من التطور البيولوجي: الاستنساخ، الطفرة، إعادة التركيب، والاختيار. الحلول المرشحة للمشكلة الأمثل تلعب دور الأفراد في قطاع من السكان، المهمة الملائمة تحدد البيئة التي تتم فيها "حياة" الحلول (انظر أيضا رياضيات الاستمثال) تطور السكان يأخذ مكانه بعد التطبيق المتكرر للعملية أعلاه. التطور الاصطناعي يصف العملية الفردية التي تنطوي على الخوارزميات التطورية ؛الخوارزمية التطورية هي المكونات الفردية التي تساهم في التطور الاصطناعي.
الخوارزميات التطورية غالبا ما تقوم بأداء جيد لإيجاد حلول تقريبية لجميع أنواع المشاكل لأنها من الناحية المثالية لا تجعل أي افتراض حول المهمة الملائمة الكامنة وراء المشهد، وهذا التعميم هو مبين من النجاحات التي تحققت في مجالات متنوعة مثل الهندسة،الفن،علم الاحياء الاقتصاد، التسويق،علم الوراثة، عمليات البحوث، علم الإنسان الآلي، العلوم الاجتماعية الفيزياء السياسة والكيمياء  
بصرف النظر عن فائدتها كمحسن للرياضيات ،الاحتساب التطوري والخوارزميات استخدمت أيضا بوصفها إطارا تجريبيا يمكن من خلاله التحقق من صحة النظريات حول التطور البيولوجي والانتقاء الطبيعي، ولا سيما من خلال العمل في ميدان [الحياة الاصطناعية]. من تقنيات الخوارزميات التطورية التي تطبق على نمذجة التطور البيولوجي تقتصر عادة على الاستكشافات من العمليات التطورية الصغرى، ولكن بعض المحاكاة باستخدام الكمبيوتر، مثل تييرا وأفيدا ،حاولت وضع نموذج دينامكيات التطورية العظمى.
وجود العديد من القيود على الخوارزميات التطورية من المحتمل أنه ناتج عن عدم وجود نمط وراثي واضح - لتمييز النمط الظاهري. في الطبيعة، في خلية البويضة المخصبة يخضع لعملية معقدة معروفة بالجنيني لتصبح ناضجة بالنمط الظاهري. هذا الترميز غير المباشر نحتاجه   لجعل البحث الجيني أكثر قوة (أي يقلل من احتمال حدوث طفرات قاتلة)، وأيضا قد يحسن قابلية الكائن على التطور. العمل في الآونة الأخيرة في ميدان خلق المضغة المصطنعة، أو اصطناعية نظم الانمائية، تسعى لمعالجة هذه الشواغل.

المكونات

الخوارزميات التطورية تختلف فيما بينها بشكل أساسي في العرض التطوري وفي اقتران المطابقة (fitness function) وفي المكونات التطورية: الطفرة (التغيير) وإعادة التركيب (Recombination) والإنتقاء.
الطفرة وإعادة التركيب تُعتبر مكونات للبحث في الخوارزميات التطورية والتي يتم عبرها تحديد نِطاق البحث. تطبيقها على عناصر الحل يمكن أن يضمن تحسيناً لنتيجة الخوارزمية. يمكن عبر مكون الطفرة (Mutation Operator) ضم مجال جديد لدائرة البحث وعبر إعادة التركيب تأخذ النتيجة منحاً بشكل مُخطط (schemata). يعتمد نجاح البحث على استخدام المكونين كلاهما.

تنفيذ العمليات البيولوجية

عادة الحلول المرشحة المأخوذة عن تشكيل عينة عشوائية أولية من السكان تمثل الجيل الأول المهمة الملائمة يتم تطبيقها على الحلول المرشحة وأي نتائج لاحقة يوجد فئتين من المهام الرئيسية للمهمة الملائمة: واحدة حيث المهمة الملائمة لا تتغير على نحو تحسين وظيفة ثابتة أو اختبار مع مجموعة ثابتة من حالات الاختبار الأخرى حيث المهمة الملائمة هي قابلة للتغيير كما هو الحال في استخدام تمييز التخصص أو المشاركة في تطوير المجموعة من حالات الاختبار.
في اختيار، آباء للجيل القادم يتم اختيارهم مع وجود تحيز نحو ملائمة أعلى. استنساخ الآباء يتم من خلال النسخ مع إعادة التركيب و/أو من خلال الطفرات. إعادة التركيب تطبق على الأبوين المختارين (المرشحين) والنتائج في واحد أو اثنين من الأطفال (المرشحين الجدد). [الطفرة] تطبق على مرشح واحد والنتائج في مرشحا جديدا هذه العوامل تخلق السلالة (مجموعة من المرشحين الجدد) هؤلاء المرشحين الجدد يتنافسون مع المرشحين القدامة لمكانهم في الجيل القادم (البقاء للأفضل).
ويمكن أن تتكرر هذه العملية حتى يتم العثور على مرشح مع نوعية كافية (الحل) أو أخذ أفضل حد حسابي تم الوصول إليه سابقا.