Генетический алгоритм. Целесообразность его применения в средней школе

Темпы технического прогресса и усложнение хозяйственных связей породили вопросы изучения алгоритмов для принятия оптимальных решений поставленных задач, в этом и заключается актуальность изучения информации о генетическом алгоритме.

В области информатики некоторые задачи решаются медленно и сложно с помощью классических алгоритмов и в таких случаях лучше использовать генетический алгоритм. Но существует проблема: недостаточное понимание интегрированности школьных предметов (информатики и биологии), что вызывает неумение использовать полученные знания в школьной и повседневной жизни.

Была выдвинута следующая гипотеза: если использовать генетический алгоритм в программировании на уроках информатики, то необходимо владеть биологическими знаниями в области молекулярной генетики.

В связи с этим изучены история генетического алгоритма, теория генетического алгоритма, в которой проведена аналогия решения задачи в информатике и биологии; применение генетического алгоритма, как способ оптимизации для решения многих задач.

Генетические алгоритмы – адаптивные методы поиска, которые используются для решения задач функциональной оптимизации.

В теории генетических алгоритмов проводится аналогия между задачей и биологическим процессом.

Отсюда и терминология: особь – одно решение задачи; популяция — набор решений задачи. В начале алгоритма случайным образом генерируется набор решений (начальная популяция). Эти решения будут становиться лучше (эволюционировать) в процессе работы алгоритма до тех пор, пока не удовлетворят условиям задачи.

Были проведены исследования уровня информированности о генетическом алгоритме среди различных социальных групп с помощью интерактивной анкеты, созданной с помощью продуктов Google и размещённой по адресу https://goo.gl/7gPDnK, и тестирующей программы, созданной в среде программирования Boland Delphi

Проанализировав результаты анкетирования (103 человека) и тестирования (34 человека), проведенных среди педагогов (9,7%), родителей (законных представителей 6,8%), студентов (выпускников школы 5,8%), обучающихся 9-11 классов МБОУ СОШ № 19 г. Белово (69,9%) и пользователей Интернета (7,8%), необходимо отметить, что интересны мнения всех социальных групп общества по данной теме.

По результатам анкетирования 71% респондентов слышали о генетическом алгоритме, а 53% - владеют понятием, что такое генетический алгоритм. На вопрос как работает генетический алгоритм лишь 38% опрошенных ответили правильно. Важно было узнать насколько люди осведомлены об интеграции информатики с биологией. Результаты опросов показали, что 43% респондентов знают о связи генетического алгоритма с биологией.

Респонденты осознают, что при использовании генетического алгоритма для решения задач необходимо понимание интегрированности школьных предметов (информатики и биологии), а также что это позволяет находить оптимальные решения в школьной и повседневной жизни.

Из проделанной работы можно сделать вывод, что если использовать генетический алгоритм в программировании на уроках информатики, то необходимо владеть биологическими знаниями в области молекулярной генетики. 

Таким образом, целесообразно применять генетические алгоритмы, как метод оптимизации, в решении задач в средней школе.

Список литературы 

1. Lazy smart [Электронный ресурс] / Генетические алгоритмы или как учебник по биологии может помочь в функциональной оптимизации. - Режим доступа: http://lazysmart.ru/iskusstvenny-j-intellekst/geneticheskie-algoritmy-ili-kak-uchebn/
2. Искусственный интеллект [Электронный ресурс] / Генетический алгоритм и виртуальный мир ботов. - Режим доступа: https://geektimes.ru/post/293151/
3. Популярно о ГА [Электронный ресурс] / Популярно о генетических алгоритмах. - Режим доступа: http://algolist.manual.ru/ai/ga/ga1.php
4. Портал искусственного интеллекта [Электронный ресурс] / Классический генетический алгоритм. Часть IV. Скрещивание, мутация, создание популяции. - Режим доступа: http://www.aiportal.ru/articles/genetic-algorithms/classic-alg-part4.html
5. Учебные материалы [Электронный ресурс] / Генетический алгоритм и его сущность. - Режим доступа: http://wo ks.doklad.ru/view /H8ppi5iP84I /all.html