Question

Gasiti exemple de algoritmi/metode inspirate din natura.

Answer 1

Algoritmii de optimizare inspirati de natura (NIOA) sunt un grup de algoritmi inspirati din fenomene biologice, chimice sau fizice.

Exemple de algoritmi inspirati din natura:

1. Algoritmi genetici (GA)- reprezinta o simulare a proceselor de evolutie prin selectie naturala si inmultire selectiva. O populatie de solutii potentiale sunt generate initial, iar pe baza a scorului cu care acestea rezolva problema sunt realizate operatiile de reproducere selectiva a solutiilor cele mai bune si de eliminare a solutiilor celor mai proaste.
2. Algoritmi inspirati din coloniile de furnici (ACO) - reprezinta o serie de algoritmi de optimizare care au la baza modul in care coloniile de insecte reusesc sa gaseasca drumul cel mai scurt intre mai multe obiective. Modul in care insectele elibereaza feromoni pentru a comunica a ruta cu succes sau insucces este simulat de algoritm. In functie de acesti feromoni lasati "pe drum" este calculata probabilitatea ca o "insecta" sa aleaga sau nu drumul respectiv.
3. Algoritmi inspirati din stolurile de pasari (swarm algorithms) - inspirat din modul in care pasarile se grupeaza pentru a se folosi de curentii de aer pentru a economisi energie in timpul zborului. Se genereaza un grup de agenti care are aceasi directie ca media directiilor agentilor din jur, se deplaseaza catre pozitia medie a agentilor din jur si incearca sa evite coliziunea cu vecinii. "Stolul" (grupul de agenti) poate gasi un "drum" (solutie) optim in spatiul de variante posibile determinat de diversi parametrii.
4. Algoritmi inspirati din roiuri de albine (swarm algorithms) - un grup mare de albine este intitial imprastiat pe o suprafata mare de teren, dar intre timp acesta converge la zona cu cele mai multe flori. Pe masura ce mai multe insecte gasesc locatia cea mai buna cu atat mai multe albine sunt atrase. In mod similar, o aplicatie care doreste sa determine cele mai bune locatii (care sunt cele mai faine zone din oras in functie de restaurante, distractii, etc.) sau cel mai putin aglomerat drum (ex: Waze) se poate inspira si poate simula acest fenomen natural.
5. Retele neuronale (ANN) - este simulat modul in care neuronii din sistemul nervos sunt conectati si modificati pentru efectuarea unei sarcini. De regula sunt algoritmii pentru reconoasterea unor tipare recunoasterea optica a caracterelor (OCR) - [Google, Adobe], aplicatii Speech-to-Text [Microsoft, Google, Amazon, Apple], recunoasterea indicatoarelor rutiere si a masinilor pe un drum -[Tesla, Google], mai nou generarea operelor de arta - [MidJourney] , recolorare si imbunatatire automata a imaginilor - [Nvidia, Adobe], generarea si completare automata a textului [GPT 3 - Open AI, dar vom vedea aceste optiuni si in word cat de curand], diagnosticarea bolilor [IBM] etc.

In general problemele de optimzare (determinarea celui mai bun loc, celui mai scurt traseu ca timp, determinarea cantitatii optime de plasic si metal pentru a constui un avion usor dar rezistent, etc. ) sunt probleme in care putem folosi algoritmi inspirati din natura.

Pentru mai multe informatii accesibile pentru orice tip de cititor despre algoritmii inspirati din natura recomand cartea Grokking Artificial Intelligence - Rishal Harbans.