Les Algorithmes Génétiques en Français dans le texte

(Traduit par David Lewin, Site http://dlewin.free.fr/, depuis la version Anglaise de Mat Buckland)

Introduction

Le but de ce tutorial est d’expliquer les algorithmes génétiques de façon assez claire pour que vous puissiez les utiliser dans vos propres projets. Ce tutorial est entièrement dépouillé pour aller vers l’essentiel. Je n’ai pas l’intention d’approfondir tous les détails, ni d’effrayer ceux qui ne sont pas matheux en alignant de terribles équations à chaque phrase.En fait, je ne vais pas vous infliger d’équations du tout! Pas particulièrement dans ce tutorial...<smile>

Ce tutorial à été fait pour être lu deux fois…donc ne paniquez pas si certaines parties n’ont pas de sens la première fois que le lisez.

(Un lecteur, Daniel, a gentiment traduit ce tutorial en Allemand. Vous pouvez le trouver ICI.)

Pour commencer,  une leçon de biologie

Chaque organisme à un jeu de règles, un modèle pour ainsi dire, décrivant comment cet organisme est construit avec d’infimes parties de vie. Ces règles sont encodées en un gène dans un organisme, qui sera à sont tour connecté à de longues chaînes appelées chromosomes.

Chaque gène représente une particularité de l’organisme, comme la couleur des yeux ou des cheveux, et connaît différents paramètres. Par exemple, les paramètres pour un gène d’une couleur de cheveux pourraient être blond, noir ou auburn. Ces gènes et leurs paramètres sont généralement appellés génotypes d’un organisme.L’expression physique du génotype, l’organisme lui-même, est appelé le phénotype.

Lorsque deux organismes se rencontrent, ils partagent leurs gènes. La progéniture résultante peut naitre en ayant la moitié des gènes issue d’un des parent et la moitié restante de l’autre parent. Ce procédé est appelé recombinaison. Assez occasionnellement un gène peut muter. Normalement ce gène mutant n’affectera pas le développement du phénotype, mais il peut néanmoins arriver qu’il soit parfois devenu une nouvelle particularité de l’organisme.

La vie sur terre a évolué pour être ce qu’elle est à travers les processus de la sélection naturelle, de la recombinaison et de la mutation. Afin d’illustrer comment ces processus fonctionnent ensembles pour produire la diversité de la flore et de la faune que nous partageons avec notre planète, laissez-moi vous raconter une petite histoire…

Il était une fois vivait des créatures appelées sirènes. Les sirènes avaient entièrement évolué dans les confins obscurcis d'une vaste et profonde caverne cachée par la profondeur des entrailles d'une montagne. Elles avaient une vie facile à sentir les pourtours des murs humides de la caverne afin de trouver les algues qui proliféraient entre les rochers et dont elles raffolaient tant. A la saison des amours elles écoutaient avec attention les cris des autres sirènes.

Il n’y avait pas de prédateurs dans la caverne, juste les sirènes, les algues et parfois quelques limaces, les sirènes n’avaient ainsi jamais rien à craindre (excepté peut-être les autres sirènes de mauvaise humeur). Une rivière souterraine coulait dans la caverne et l’eau s’égouttait continuellement dans le lit de la rivière apportant ainsi de frais aliments permettant aux algues de  prospérer, il y avait donc toujours à manger et à boire.

Toutefois, bien que les sirènes avaient une bonne audition et un bon odorat, elles n’ont jamais eut besoin d’avoir d’oeil dans les profondeurs obscures des grottes et par conséquent elles étaient complètement aveugles.

Ceci ne semblait pas gêner les sirènes, car elles savaient qu’il y avait une ancienne baleine mâchait et qui huait dans l’obscurité.

Et puis un jour, un tremblement de terre causa un effondrement de l’immense grotte et pour la première fois depuis des millénaires, les sirènes sentait la chaleur des rayons  de soleil sur leur peau et la douceur de la mousse sous leurs pieds. Quelques Sirènes audacieuses  goûtèrent la mousse et virent que c'était un meilleur repas que les algues de caverne. Mais "Ooooooooooh!" elles huérent entre quelques bouchées de mousse et furent rapidement capturées par des aigles tournoyants qui avaient été intrigués par ce qui se passait.

Pendant un moment, il sembla que les sirènes étaient vouées à l’extinction, pour autant  qu’elles aimaient manger la mousse, elles n ‘étaient pas en mesure de dire si un aigle volait au-dessus. En plus de cela, elles ne savaient pas si une roche les surplombait, à moins qu’elle fut assez basse pour que leurs sondes arrivaient assez haut pour l’atteindre. Chaque jour plusieurs sirènes trébuchaient dans les cavernes sentant la douce odeur de mousse pour être emporté par un aigle juste après. Leur situation semblait vraiment sinistre.

Heureusement, pendant des années, la population des sirènes s’agrandit pour devenir énorme dans la sécurité des cavernes et certaines d’entre elles, dans une quantité suffisante, survivaient pour muer – après tout un aigle ne pouvait en manger autant. Un jour, une couvée de sirènes naquit avec en commun un gène de cellules de peau ayant subit une mutation. Ce gène particulier était à l’origine du développement de cellules de peau sur leur front. Pendant le développement des bébés sirènes, leurs cellules épidermiques évoluèrent avec une sensibilité à la lumière. Chaque nouveau bébé sirène pouvait sentir si quelque chose interrompait la lumière devant son front. Lorsque ces bébés devinrent plus grandes, elle purent s’aventurer à la lumière pour manger la mousse tout en sachant si quelque chose était au-dessus ou pas. Ainsi ces sirènes grandirent  en ayant une plus grande chance de survie que leurs cousines aveugles. Et parcequ’elles avaient une plus grande chance de survie, elles se reproduisirent plus, transmettant ainsi la nouvelle cellule sensible à la lumière à leur descendance.Très rapidement, la population des sirènes fut dominée par celles ayant ce léger avantage.

Maintenant projetons-nous sur plusieurs centaines de générations futures. Si vous extrapolez ce processus sur beaucoup d’années en incluant plusieurs petites mutations génétiques des cellules épidermiques, il est facile d’imaginer lorsqu’une cellule sensible à la lumière deviendra un ensemble de cellules, et également comment les cellules internes de l’ensemble subira une mutation pour durcir et devenir une lentille minuscule formant un secteur favorisant la perception de la lumière en le concentrant en un seul endroit.

Il n’est pas trop difficile de prévoir une mutation de ces deux secteurs photosensibles permettant ainsi une vision binoculaire. Ceci serait un avantage énorme sur leurs cousines cyclopes, car les sirènes seraient ainsi capables de mesurer les distances et également d’avoir un plus grand champs de vision.

Comme vous pouvez le voir dans le processus de sélection naturelle – la survie du plus adapté – et la mutation du gène joue un rôle crucial dans l’évolution d’un organisme. Mais en quoi la recombinaison est impliquée dans ce schéma global ? Et bien pour cela, je dois parler d’autres sirènes.

Pendant que les sirènes faites de cellules photosensibles taquinaient les aigles en gambadant dans la mousse, un autre troupeau naquit partageant un autre gène muté. Cette mutation provoqua l’apparition de sirènes légèrement plus grandes que leurs voisines, et grâce à cette spécificité elles pouvaient huer sur de plus longues distances. Ceci devint nécessaire parmis la population en train de se réduire car les sirènes plus grandes pouvaient se faire entendre par des males potentiels situés au loin. De plus les femelles commençaient à montrer des légères préférences pour les males avec de plus grandes sirènes. Le résultat de cela fut évidemment que les sirènes les mieux équipées avaient une plus grande chance de s’accoupler que les autres. Pendant une période, les grandes sirènes devinrent prépondérantes sur la totalité de la population.

Et un beau jour, une sirène femelle ayant le gène de la cellule photosensible, rencontra un male avec le gène produisant de grandes espèces. Ils tombèrent amoureux et peu après ils produisirent une couvée d’adorables bébés sirènes.A partir de cet instant, comme les chromosomes des enfants étaient une recombinaison de ceux des parents, certains des bébés avaient à la fois les gènes des cellule photosensible et également ceux pour êtres de grandes sirènes.

Cette nouvelle génération fut particulièrement adaptée pour permettre d’éviter les aigles et de se reproduire dans de meilleures conditions; ainsi le processus de l’évolution favorisa cette portée qui une fois encore, devint la population dominante.

Et ainsi de suite.

Les algorithmes génétiques résolvent les problèmes en imitant les mêmes procédés que mère nature. Ils utilisent les mêmes fonctions de sélection, recombinaison et de mutation pour faire évoluer une solution à un problème. Chouette n’est-ce pas ? , tournez la page pour savoir comment ça se passe.

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