[科普中国]-遗传程序

遗传程序是John Koza与遗传算法相关的一个技术，在遗传程序中，并不是参数优化，而是计算机程序优化。

简介遗传程序是John Koza与遗传算法相关的一个技术，在遗传程序中，并不是参数优化，而是计算机程序优化。遗传程序一般采用树型结构表示计算机程序用于进化，而不是遗传算法中的列表或者数组。一般来说，遗传程序比遗传算法慢，但同时也可以解决一些遗传算法解决不了的问题。1

遗传算法遗传算法（英语：genetic algorithm (GA)）是计算数学中用于解决最优化的搜索算法，是进化算法的一种。进化算法最初是借鉴了进化生物学中的一些现象而发展起来的，这些现象包括遗传、突变、自然选择以及杂交等。

遗传算法通常实现方式为一种计算机模拟。对于一个最优化问题，一定数量的候选解（称为个体）可抽象表示为染色体，使种群向更好的解进化。传统上，解用二进制表示（即0和1的串），但也可以用其他表示方法。进化从完全随机个体的种群开始，之后一代一代发生。在每一代中评价整个种群的适应度，从当前种群中随机地选择多个个体（基于它们的适应度），通过自然选择和突变产生新的生命种群，该种群在算法的下一次迭代中成为当前种群。1

遗传编程遗传编程或称基因编程，简称GP，是一种从生物演化过程得到灵感的自动化生成和选择计算机程序来完成用户定义的任务的技术。从理论上讲，人类用遗传编程只需要告诉计算机“需要完成什么”，而不用告诉它“如何去完成”，最终可能实现真正意义上的人工智能：自动化的发明机器。

遗传编程是一种特殊的利用进化算法的机器学习技术，它开始于一群由随机生成的千百万个计算机程序组成的“人群”，然后根据一个程序完成给定的任务的能力来确定某个程序的适合度，应用达尔文的自然选择（适者生存）确定胜出的程序，计算机程序间也模拟两性组合，变异，基因复制，基因删除等代代进化，直到达到预先确定的某个中止条件为止。

遗传编程的首批试验由斯蒂芬·史密斯（1980年）和Nichael·克拉姆（1985年）发表。约翰·Koza（1992年）也写了一本著名的书，《遗传编程：用自然选择让计算机编程》(ISBN 9780262111706)，来介绍遗传编程。

使用遗传编程的计算机程序可以用很多种编程语言来写成。早期（或者说传统）的GP实现中，程序的指令和数据的值使用树状结构的组织方式，所以那些本来就提供树状组织形式的编程语言最适合与GP，例如Koza使用的Lisp语言。其他形式的GP也被提倡和实现，例如相对简单的适合传统编程语言（例如Fortran、BASIC和C语言）的线性遗传编程。有商业化的GP软件把线性遗传编程和汇编语言结合来获得更好的性能，也有的实现方法直接生成汇编程序。

遗传编程所需的计算量非常之大（处理大量候选的计算机程序），以至于在90年代的时候它只能用来解决一些简单的问题。近年来，随着遗传编程技术自身的发展和中央处理器计算能力的指数级提升，GP开始产生了一大批显著的结果。例如在2004年左右，GP在多个领域获取近40项成果：量子计算、电子设计、游戏比赛、排序、搜索等等。这些计算机自动生成的程序（算法）中有些与2000年后人工产生的发明十分类似，甚至有两项结果产生了可以申请专利的新发明。

在90年代，人们普遍认为为遗传编程发展一个理论十分困难，GP在各种搜索技术中也处于劣势。2000年后，GP的理论获取重大发展，创建确切的GP概率模型和马尔可夫链模型已成为可能。遗传编程比遗传算法适用的范围更广（实际上包含了遗传算法）

除了生成计算机程序，遗传编程也被用与产生可发展的硬件。Juergen Schmidhuber进一步提出了宏遗传编程，一种使用遗传编程来生成一个遗传编程系统的技术。一些评论认为宏遗传编程在理论上不可行，但是需要更多的研究来确认。1

参见最优化问题

arg max

博弈论

运筹学

模糊逻辑

本词条内容贡献者为:

王海侠 - 副教授 - 南京理工大学