Моделирование эффектов взаимодействия между обучением и эволюцией

В. Г. Редько*

Научно-исследовательский институт системных исследований РАН
Нахимовский просп., 36, к. 1, Москва, 117218 Россия
*E-mail: vgredko@gmail.com
Поступила в редакцию 10.05.2020 г.
После доработки 20.08.2020 г.
Принята к публикации 24.08.2020 г.

Построена и исследована модель взаимодействия между обучением и эволюцией. Проведено моделирование основных эффектов взаимодействия между обучением и эволюцией. Эти эффекты таковы: 1) генетическая ассимиляция приобретаемых в результате индивидуального обучения навыков в течение ряда поколений эволюционного процесса; за счет генетической ассимиляции приобретаемые индивидуально навыки становятся наследуемыми; 2) эффект экранирования, который приводит к тому, что сильное обучение тормозит эволюционный поиск оптимального генотипа, так как оно увеличивает шансы нахождения хорошего фенотипа независимо от генотипа особи; 3) эффект нагрузки на обучение, который приводит к уменьшению приспособленности особи: чем сильнее изменение фенотипа в процессе обучения, тем меньше приспособленность особи. Наличие нагрузки на обучение может приводить к ускорению эволюционной оптимизации.

Путем компьютерного моделирования продемонстрировано функционирование всех трех эффектов. Рассматривается эволюция популяции модельных особей, каждая особь имеет генотип и фенотип, представляющие собой цепочки символов большой длины. Каждое поколение эволюции длится определенное число тактов времени. Генотип особи определяет ее фенотип в начале поколения. В течение поколения фенотипы особей оптимизируются путем обучения. Генотипы особей в течение поколения остаются неизменными. При переходе к следующему поколению особи выбираются в новую популяцию с вероятностями, пропорциональными их приспособленности. Приспособленность особей определяется их фенотипами в конце поколения. По наследству особям-потомкам передаются модифицируемые мутациями генотипы особей-родителей. Ранее в наших работах был проведен анализ эффектов взаимодействия между обучением и эволюцией для упрощенного варианта модели, когда имеется только один максимум приспособленностей особей. В настоящей работе эти эффекты исследованы для более сложного варианта с большим числом максимумов приспособленности.

DOI: 10.31857/S0044459620060056

Полный текст статьи доступен на сайте Elibrary.ru (необходимо зарегистрироваться).