유전자 알고리즘(GA:Genetic Algorithm)은 최적화 문제를 풀기 위해 생물학적 진화(evolution) 과정을 모방한 최적화 알고리즘이다. 유전자 알고리즘은 복잡한 상태 공간에서 최적 해를 찾기 위해 전통적인 최적화 기법과는 달리 유향적 임의 탐색을 행한다. 학습에 해당하는 국부 탐색(local search)을 유전적 알고리즘은 exploration 탐색과 exploitation 탐색의 균형을 유지시켜 줄 수 있는 한 방법이다. 모집단 내의 각 개체가 진화 과정 중에 학습한 유전적 특질들은 그 다음 세대에서 되물림 되며 이러한 학습(learning) 과정을 유전자 알고리즘과 결합시킴으로써 탐색 속도의 향상을 기대할 수 있다. 이 논문에서는 함수 최적화를 위해 속도를 개선한 셀룰러 학습을 기반으로 하는 유전자 알고리즘을 제안한다. 제안하는 셀룰러 학습 전략은 셀룰러 오토마타의 주기성과 수렴성을 기반으로 하며, 유기체가 그 개체의 생명 주기의 한 세대에서 얻게되는 지식과 경험들을 자손에게 전달한다는 이론을 바탕으로 한다. 제안한 셀룰러 학습 전략의 효율을 기존의 복합 유전자 알고리즘에서의 라마키안 진화 및 볼드윈 효과와 비교하였다. 다양한 테스트 베드 함수에 대한 실험을 통하여 셀룰러 학습에 의한 개체의 국부적 향상이 전체적인 성능 향상에 기여함을 알 수 있었고 제안한 학습 전략이 기존의 방법보다 더 빨리 전역 최적 해를 찾을 수 있음을 증명하였다.
Genetic Algorithms are optimization algorithm that mimics biological evolution to solve optimization problems. Genetic algorithms provide an alternative to traditional optimization techniques by using directed random searches to locate optimal solutions in complex fitness landscapes. Hybrid genetic algorithm that is combined with local search called learning can sustain the balance between exploration and exploitation. The genetic traits that each individual in the population learns through evolution are transferred back to the next generation, and when this learning is combined with genetic algorithm we can expect the improvement of the search speed. This paper proposes a genetic algorithm based Cellular Learning with accelerated learning capability for function optimization. Proposed Cellular Learning strategy is based on periodic and convergent behaviors in cellular automata, and on the theory of transmitting to offspring the knowledge and experience that organisms acquire in their lifetime. We compared the search efficiency of Cellular Learning strategy with those of Lamarckian and Baldwin Effect in hybrid genetic algorithm. We showed that the local improvement by cellular learning could enhance the global performance higher by evaluating their performance through the experiment of various test bed functions and also showed that proposed learning strategy could find out the better global optima than conventional method.
