ТЕРМИНОЛОГИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ

Аксон — отросток нейрона, который передает импульсы другим нейронам.

Аллель — каждый ген способен занимать только определенную область в хромосоме, так называемый локус. В популяции всегда найдутся особи, у которых в идентичных локусах представлены различные формы генов. Эти альтернативные формы и называются аллельными состояниями гена или просто аллелями.

Гаметы — (биол.) клетки, которые несут генетическую информацию о родительской особи. У животных и человека мужские гаметы называются сперматозоидами, а женские — яйцеклетками. Гаметы содержат гаплоидный (одиночный) набор хромосом. В эволюционном моделировании категория «пол особи» не применяется. Объектом моделирования являются панмиктические популяции бесполых организмов, то есть популяции, в которых отсутствует запрет на скрещивание любых двух особей. Разнополовость в природных популяциях как раз и играет роль естественного ограничения на скрещивание — ни пара из двух самцов, ни пара из двух самок не могут дать потомства.

Ген — основная единица наследственности, представляющая собой фрагмент ДНК, кодирующий один или несколько фенотипических признаков и занимающий фиксированный локус хромосомы. Ген представляет собой скорее феноменологическую категорию и понятийно противостоит фену — единичному, доступному наблюдению признаку организма, позволяющему дифференцировать его от других особей того же биологического вида. В эволюционном моделировании — фрагмент хромосомы, кодирующий значение одного из искомых параметров.

Генетический алгоритм (репродуктивный план Холланда) — раздел эволюционного моделирования, заимствующий методические приемы из теоретических положений популяционной генетики. Представляет собой своего рода модель машинного исследования поискового пространства, построенную на эволюционной метафоре. Характерные особенности: использование строк фиксированной длины для представления генетической информации, работа с популяцией строк, использование генетических операторов для формирования будущих поколений.

Глобальная оптимизация — процесс поиска экстремума или экстремумов функционала, который в эволюционном моделировании соответствует приспособленности особи, интерпретируемой как ее способность решать поставленную задачу.

Дарвинизм — разработанная Ч. Дарвиным теория, объясняющая эволюцию как результат взаимодействия двух факторов — случайных изменений характеристик особей в череде поколений и естественного отбора (выживание наиболее приспособленных).

Дендрит — (биол.) сильно разветвленная часть нейрона, которая получает импульсы от рецепторов или других нейронов и передает их телу клетки.

Диплоидия — способ хранения наследственной информации у высших организмов, когда в ядрах соматических клеток содержится двойной набор хромосом, одна половина которого досталась особи от отца, а другая — от матери.

Изменчивость — (биол.) разнообразие признаков и свойств у особей любой степени родства. Термин «изменчивость» применяется также для характеристики преобразования форм живых организмов в процессе их эволюции. Различают изменчивость наследственную (генотипическую) и ненаследственную (паратипическую). Изменчивость, обусловленную возникновением мутаций, называют мутационной, а обусловленную перестановками генов в результате скрещивания — рекомбинационной.

Инверсия — рекомбинационный оператор, который воздействует на фрагмент хромосомы, изменяя в нем порядок следования генов на обратный.

Искусственные нейронные сети — класс гибких нелинейных регрессионных или дискриминантных моделей, включающих большое число нейронов, соединенных произвольным образом, нередко организованных в слойные архитектуры.

Когнитивная теория — теория обучения, в соответствии с которой человек и животные усваивают знания в виде когнитивных карт (что где расположено) или ожиданий (что к чему приводит). Это контрастирует с теорией инструментального обучения, которая предполагает, что обучение сводится к усилению или ослаблению специфических реакций.

Кроссовер, кроссинговер, (от англ. Crossover, crossingover — перекресток) — (биол.) одна из стадий процесса гаметогенеза, присущего только организмам, размножающимся половым путем. В фазе кроссовера хромосомы потенциального родителя, участвующие в выработке гамет, выстраиваются друг напротив друга, скрещиваются в некоторой средней точке и расходятся, обменявшись порциями генетического материала. При последующем оплодотворении мужская и женская гаметы (сперматозоид и яйцеклетка) сливаются в зиготу, диплоидную клетку, дающей начало новому организму. В эволюционном моделировании под кроссовером понимают

оператор, который формирует хромосому потомка, собирая ее из фрагментов родительских хромосом. Если речь идет о гаплоидной популяции, результирующая хромосома сразу интерпретируется как самостоятельная особь.

Ламаркизм — эволюционная теория, предшествовавшая дарвинизму. Ламарк верил, что эволюционное развитие идет путем наследования потомками индивидуальных приспособлений, приобретенных родителями в течение жизни. Хотя ламаркизм не нашел подтверждения, идея наследования результатов прижизненной адаптации успешно применяется в эволюционном моделировании.

Мутация — оператор, вносящий изменения в структуру копии родительской хромосомы, модифицируя значения отдельных генов в рамках разрешенного аллельного алфавита.

Нейрон — (биол.) нервная клетка. В эволюционном моделировании нейрон (нейрод, вычислительный узел, обрабатывающий элемент) — простой линейный или нелинейный элемент, который имеет один или несколько входов, вычисляет функцию входных сигналов и передает результат одному или нескольким другим нейронам.

Обобщающая способность нейронной сети — интерполирующие свойства.

Обучение, тренировка нейронной сети — настройка параметров сети, параметрическая оптимизация сети с целью снижения функции ошибки между желаемыми и действительными значениями выходов сети.

Оптимизация — итеративный процесс улучшения решения задачи, сформулированной в постановке поиска экстремума целевой функции.

Особь — представитель определенного биологического вида, который характеризуется неразрывным единством генотипа и фенотипа. В эволюционном моделировании особь также обладает генотипом, однозначно определяющим приспособленность, и имеет смысл одного из возможных решений рассматриваемой задачи.

Парадигма — самодостаточная совокупность основополагающих идей и принципов, позволяющая на собственной мировоззренческой основе формировать цельную по внутреннему единству картину объектного мира. Сегодня можно говорить о существовании в науке двух равноправных парадигм — классической и эволюционной.

Популяция — группа особей одного вида, то есть обладающих одинаковой структурой генотипа и поэтому способных взаимодействовать друг с другом, например, скрещиваться и давать потомство.

Приспособленность — (биол.) интегральная характеристика реализованных организмом способностей противостоять окружающей среде. Часто оценивается как коэффициент размножения, то есть количество доживших до репродуктивного возраста потомков, оставленных данной особью. В эволюционном моделировании — количественная характеристика, показывающая, насколько успешно особь решает поставленную задачу, и позволяющая сопоставить ее в этом отношении с другими особями.

Селекция — процесс, при помощи которого некоторые особи из популяции отбираются для получения от них потомства. Обыкновенно — на базе предпочтения по величине индивидуальной приспособленности.

Хромосома — (биол.) одна из цепочек ДНК, обнаруженных в клетках. Хромосомы присутствуют во всех клетках организма, хотя только небольшая их часть активна в какой-то конкретной клетке. В эволюционном моделировании под хромосомой понимают фрагмент данных, содержащий искомые параметры. Он может быть представлен в виде бинарной строки или целочисленного массива.

Элитизм — принцип формирования следующего поколения в популяции, при котором хромосомы наиболее приспособленных особей текущего поколения копируются в следующее поколение, не подвергаясь действию генетических операторов. Элитизм гарантирует сохранение в популяции сверхиндивидов, переходящих из поколения в поколение, но, как правило, ускоряет вырождение популяции, иногда преждевременное.

Эволюционное моделирование — направление в математическом моделировании, объединяющее компьютерные методы моделирования эволюции, а также близкородственные по источнику заимствования идей (теоретическая биология, если таковая существует) другие направления в эвристическом программировании. Включает в себя как разделы генетические алгоритмы, эволюционные стратегии, эволюционное программирование, искусственные нейронные сети, нечеткую логику.

Эволюционная система — система, динамика развития которой опирается на принципы воспроизводства, изменчивости, соревнования и отбора.

Эпоха — одна итерация в вычислительном процессе.