En este video, hablaré de los operadores genéticos. Inicialmente, presentaré el operador principal, el llamado Operador de cruce o recombinación. Y posteriormente, hablaré del operador de mutación, un operador secundario destinado a la exploración del espacio de búsqueda. [MÚSICA] [MÚSICA] Los operadores genéticos pueden ser divididos en dos categorÃas principales. Uno, cruzamiento o recombinación. Estos operadores generan el intercambio de información entre pares de individuos o grupos de éstos. Dos, mutación. Este operador ocasiona el cambio de estado de una localidad o bit, de una sola estructura de acuerdo a alguna regla probabilÃstica. El operador de cruzamiento es un proceso que genera una recombinación de los alelos mediante el intercambio de segmentos entre pares de cromosomas, intercambio de nociones para llegar a formar ideas. Es un operador aleatorio de intercambio estructurado. Este operador puede ejecutarse en dos pasos. Primero, dos cadenas o individuos son seleccionadas por el método de selección que se esté ocupando. Segundo, estas cadenas pueden ser combinadas de varias maneras. Una de ellas es el cruzamiento en un punto, en el cual una posición K a lo largo de la cadena es seleccionada aleatoriamente entre el rango de 1, y la longitud de la cadena, menos 1. A partir de esto, dos nuevas cadenas son creadas al intercambiar todos los caracteres entre las posiciones K más 1, y L. Por ejemplo, se tienen dos cadenas de longitud 5 definidas como A, igual a 1, 1, 1, 1, 1. Y B, igual a 0, 0, 0, 0, 0. Si en la selección aleatoria para la localización de cruce se tiene K igual a 3, se obtendrán dos nuevas cadenas definidas como A prima igual a 1, 1, 1, 0, 0 y B prima igual a 0, 0, 0, 1, 1. Dichas cadenas constituirán dos individuos de la nueva población. El cruce en dos puntos trata a la cadena o cromosoma como un anillo, dos únicos puntos son seleccionados aleatoriamente, rompiendo el anillo en dos segmentos que son intercambiados entre los padres para producir dos descendientes. El cruzamiento multipunto es una extensión de la anterior. Asà como en el cruzamiento en dos puntos, el cruzamiento multipunto ve a la cadena como un anillo, cuyos puntos de cruzamiento van a cortarlo en segmentos. Los segmentos de los descendientes son alternados entre los dos padres y se presentan tantos segmentos como puntos de cruzamiento se tengan. El cruzamiento uniforme intercambia bits en lugar de segmentos. Para cada una de las posiciones de los bits en la cadena, éstos son intercambiados entre ambos padres con probabilidad P, la cual es fija. Algo importante que presenta este tipo de cruzamiento es el hecho de que la probabilidad de intercambio de dos bits en una cierta posición de la cadena, es independiente de la selección hecha con respecto a alguna otra posición. El número esperado de bits intercambiados es P por L. Los algoritmos genéticos combinan nociones, subcadenas, para formar nuevas ideas, nuevas cadenas. La combinación de nociones es el proceso que el operador de cruzamiento ejecuta. Sin embargo, el operador de mutación también es necesario e importante. Aunque la selección y el cruzamiento busca y recombinan de manera efectiva las estructuras existentes, ocasionalmente pueden perder material genético importante, unos o ceros, en localidades especÃficas. En los sistemas genéticos artificiales, el operador de mutación es una protección contra pérdidas prematuras de dicho material genético. La mutación genética es un proceso en donde un alelo de un gen es aleatoriamente reemplazado por otro para producir una nueva estructura. Generalmente, la probabilidad de mutación en cada gen es pequeña y, además, la posibilidad de mutación de cada posición es independiente de la acción en otra posición. En forma general, los algoritmos genéticos trabajan con un código binario aunque no están limitados a ello. El operador de mutación altera ocasionalmente con una baja probabilidad la posición de un bit, esto es, el cambio de 1 por 0, o viceversa. Algo muy importante referente al operador de mutación es que cuando se tiene una probabilidad de mutación muy alta, se presentan mayores riesgos en la alteración del material genético ocasionando algunas veces pérdidas de información. El operador genético de mutación, por tanto, nos permite explorar el espacio de búsqueda y evitar asimismo una convergencia prematura. Por tanto, un algoritmo genético debe poseer un buen balance entre explotación, dado por el operador de cruza, y la exploración, tarea del operador de mutación. Ahora, bien, debemos formular una pregunta. ¿Cómo funcionan los algoritmos genéticos? Para responder a esta pregunta, John Holland presentó el Teorema del esquema, el cual nos da nociones claras de cómo funcionan estos algoritmos. En el siguiente video, conoceremos esta teorÃa. [MÚSICA] [MÚSICA] [MÚSICA]