Les Algorithmes Génétiques en Français dans le texte
Introduction
Le but de ce tutorial est dexpliquer 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 lessentiel. Je nai pas lintention dapprofondir tous les détails, ni deffrayer ceux qui ne sont pas matheux en alignant de terribles équations à chaque phrase.En fait, je ne vais pas vous infliger déquations 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 nont 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 dinfimes 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 lorganisme, comme la couleur des yeux ou des cheveux, et connaît différents paramètres. Par exemple, les paramètres pour un gène dune couleur de cheveux pourraient être blond, noir ou auburn. Ces gènes et leurs paramètres sont généralement appellés génotypes dun organisme.Lexpression physique du génotype, lorganisme 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 dun des parent et la moitié restante de lautre parent. Ce procédé est appelé recombinaison. Assez occasionnellement un gène peut muter. Normalement ce gène mutant naffectera pas le développement du phénotype, mais il peut néanmoins arriver quil soit parfois devenu une nouvelle particularité de lorganisme.
La vie sur terre a évolué pour être ce quelle est à travers les processus de la sélection naturelle, de la recombinaison et de la mutation. Afin dillustrer 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 ny avait pas de prédateurs dans la caverne, juste les sirènes, les algues et parfois quelques limaces, les sirènes navaient ainsi jamais rien à craindre (excepté peut-être les autres sirènes de mauvaise humeur). Une rivière souterraine coulait dans la caverne et leau ségouttait 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 nont jamais eut besoin davoir doeil dans les profondeurs obscures des grottes et par conséquent elles étaient complètement aveugles.
Ceci ne semblait pas gêner les sirènes, car elles savaient quil y avait une ancienne baleine mâchait et qui huait dans lobscurité.
Et puis un jour, un tremblement de terre causa un effondrement de limmense 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 lextinction, pour autant quelles 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 quelle fut assez basse pour que leurs sondes arrivaient assez haut pour latteindre. 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 sagrandit pour devenir énorme dans la sécurité des cavernes et certaines dentre 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 lorigine 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 saventurer 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 parcequelles 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 dannées en incluant plusieurs petites mutations génétiques des cellules épidermiques, il est facile dimaginer lorsquune cellule sensible à la lumière deviendra un ensemble de cellules, et également comment les cellules internes de lensemble 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 nest 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 davoir 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 lévolution dun organisme. Mais en quoi la recombinaison est impliquée dans ce schéma global ? Et bien pour cela, je dois parler dautres 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 lapparition 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 saccoupler 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 dadorables 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 déviter les aigles et de se reproduire dans de meilleures conditions; ainsi le processus de lévolution 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 nest-ce pas ? , tournez la page pour savoir comment ça se passe.