Update Genetic Algorithm theory

issc.tex

@@ -1,53 +1,6 @@
 \documentclass{beamer}
 
-% Тема презентации
-\usetheme{Madrid}
-% Цветовая схема
-\usecolortheme{default}
-
-% Кодировка и локализация
-\usepackage[utf8]{inputenc}
-\usepackage[T2A]{fontenc}
-\usepackage[russian]{babel}
-
-% Для математических символов
-\usepackage{amsmath}
-\usepackage{amsfonts}
-\usepackage{amssymb}
-
-% Для вставки изображений
-\usepackage{graphicx}
-
-\usepackage{tikz}
-
-% Путь к папке с изображениями (опционально)
-\graphicspath{{src/figures/}}
-
-% Настройка подписей к фигурам и таблицам
-\usepackage{caption}
-
-\renewcommand{\epsilon}{\ensuremath{\varepsilon}}
-\renewcommand{\phi}{\ensuremath{\varphi}}
-\renewcommand{\kappa}{\ensuremath{\varkappa}}
-\renewcommand{\le}{\ensuremath{\leqslant}}
-\renewcommand{\leq}{\ensuremath{\leqslant}}
-\renewcommand{\ge}{\ensuremath{\geqslant}}
-\renewcommand{\geq}{\ensuremath{\geqslant}}
-\renewcommand{\emptyset}{\varnothing}
-
-\makeatletter
-\AtBeginPart{%
-  \beamer@tocsectionnumber=0\relax
-  \setcounter{section}{0}
-  \frame{
-      \partpage
-  }
-  \frame{
-      \frametitle{Содержание}
-      \tableofcontents
-  }
-}
-\makeatother
+\input{preamble_presentation}
 
 % Информация о презентации
 \title[KENV \& REDPIC]{Создание программного комплекса для расчета динамики частиц во~внешних~электромагнитных~полях}

preamble_presentation.tex

@@ -0,0 +1,48 @@
+% Тема презентации
+\usetheme{Madrid}
+% Цветовая схема
+\usecolortheme{default}
+
+% Кодировка и локализация
+\usepackage[utf8]{inputenc}
+\usepackage[T2A]{fontenc}
+\usepackage[russian]{babel}
+
+% Для математических символов
+\usepackage{amsmath}
+\usepackage{amsfonts}
+\usepackage{amssymb}
+
+% Для вставки изображений
+\usepackage{graphicx}
+
+\usepackage{tikz}
+
+% Путь к папке с изображениями (опционально)
+\graphicspath{{src/figures/}}
+
+% Настройка подписей к фигурам и таблицам
+\usepackage{caption}
+
+\renewcommand{\epsilon}{\ensuremath{\varepsilon}}
+\renewcommand{\phi}{\ensuremath{\varphi}}
+\renewcommand{\kappa}{\ensuremath{\varkappa}}
+\renewcommand{\le}{\ensuremath{\leqslant}}
+\renewcommand{\leq}{\ensuremath{\leqslant}}
+\renewcommand{\ge}{\ensuremath{\geqslant}}
+\renewcommand{\geq}{\ensuremath{\geqslant}}
+\renewcommand{\emptyset}{\varnothing}
+
+\makeatletter
+\AtBeginPart{%
+  \beamer@tocsectionnumber=0\relax
+  \setcounter{section}{0}
+  \frame{
+      \partpage
+  }
+  \frame{
+      \frametitle{Содержание}
+      \tableofcontents
+  }
+}
+\makeatother

presentation.tex

@@ -1,53 +1,6 @@
 \documentclass{beamer}
 
-% Тема презентации
-\usetheme{Madrid}
-% Цветовая схема
-\usecolortheme{default}
-
-% Кодировка и локализация
-\usepackage[utf8]{inputenc}
-\usepackage[T2A]{fontenc}
-\usepackage[russian]{babel}
-
-% Для математических символов
-\usepackage{amsmath}
-\usepackage{amsfonts}
-\usepackage{amssymb}
-
-% Для вставки изображений
-\usepackage{graphicx}
-
-\usepackage{tikz}
-
-% Путь к папке с изображениями (опционально)
-\graphicspath{{src/figures/}}
-
-% Настройка подписей к фигурам и таблицам
-\usepackage{caption}
-
-\renewcommand{\epsilon}{\ensuremath{\varepsilon}}
-\renewcommand{\phi}{\ensuremath{\varphi}}
-\renewcommand{\kappa}{\ensuremath{\varkappa}}
-\renewcommand{\le}{\ensuremath{\leqslant}}
-\renewcommand{\leq}{\ensuremath{\leqslant}}
-\renewcommand{\ge}{\ensuremath{\geqslant}}
-\renewcommand{\geq}{\ensuremath{\geqslant}}
-\renewcommand{\emptyset}{\varnothing}
-
-\makeatletter
-\AtBeginPart{%
-  \beamer@tocsectionnumber=0\relax
-  \setcounter{section}{0}
-  \frame{
-      \partpage
-  }
-  \frame{
-      \frametitle{Содержание}
-      \tableofcontents
-  }
-}
-\makeatother
+\input{preamble_presentation}
 
 % Информация о презентации
 \title[KENV \& REDPIC]{Создание программного комплекса для расчета динамики частиц во~внешних~электромагнитных~полях}

skif_ml_meetup.tex

@@ -1,56 +1,9 @@
 \documentclass{beamer}
 
-% Тема презентации
-\usetheme{Madrid}
-% Цветовая схема
-\usecolortheme{default}
-
-% Кодировка и локализация
-\usepackage[utf8]{inputenc}
-\usepackage[T2A]{fontenc}
-\usepackage[russian]{babel}
-
-% Для математических символов
-\usepackage{amsmath}
-\usepackage{amsfonts}
-\usepackage{amssymb}
-
-% Для вставки изображений
-\usepackage{graphicx}
-
-\usepackage{tikz}
-
-% Путь к папке с изображениями (опционально)
-\graphicspath{{src/figures/}}
-
-% Настройка подписей к фигурам и таблицам
-\usepackage{caption}
-
-\renewcommand{\epsilon}{\ensuremath{\varepsilon}}
-\renewcommand{\phi}{\ensuremath{\varphi}}
-\renewcommand{\kappa}{\ensuremath{\varkappa}}
-\renewcommand{\le}{\ensuremath{\leqslant}}
-\renewcommand{\leq}{\ensuremath{\leqslant}}
-\renewcommand{\ge}{\ensuremath{\geqslant}}
-\renewcommand{\geq}{\ensuremath{\geqslant}}
-\renewcommand{\emptyset}{\varnothing}
-
-\makeatletter
-\AtBeginPart{%
-  \beamer@tocsectionnumber=0\relax
-  \setcounter{section}{0}
-  \frame{
-      \partpage
-  }
-  \frame{
-      \frametitle{Содержание}
-      \tableofcontents
-  }
-}
-\makeatother
+\input{preamble_presentation}
 
 % Информация о презентации
-\title[KENV \& REDPIC]{Оптимизация и восстановление огибающей пучка с помощью генетического алгоритма}
+\title[KENV \& Genetic Algorithm]{Оптимизация и восстановление огибающей пучка с помощью генетического алгоритма}
 \author[В.В. Федоров]{Федоров Вячеслав Васильевич}
 \institute[НГУ \& ИЯФ]{
     Новосибирский государственный университет \and

src/slides/genetic_algorithms/introduction.tex

@@ -6,5 +6,6 @@ \section{Введение в генетические алгоритмы}
       \item Они используют операции, подобные биологической эволюции, такие как селекция, кроссовер и мутация.
       \item Генетические алгоритмы часто применяются для решения сложных задач оптимизации, где традиционные методы неэффективны.
       \item Благодаря своей способности эффективно исследовать большие пространства поиска, они находят широкое применение в различных областях науки и инженерии.
+      \item Генетические алгоритмы скорее язык описания перебора.
     \end{itemize}
 \end{frame}

src/slides/genetic_algorithms/scheme.tex

@@ -1,6 +1,7 @@
 \section{Процесс работы генетического алгоритма}
+\subsection*{Схема работы генетического алгоритма}
 \begin{frame}
-    \frametitle{\insertsection}
+    \frametitle{\insertsubsection}
     \begin{figure}
         \centering
         \begin{tikzpicture}[node distance=1cm]
@@ -19,4 +20,122 @@ \section{Процесс работы генетического алгоритм
           \draw[->] (newpop.west) -- ++(-1.5,0) |- (eval.west);
         \end{tikzpicture}
     \end{figure}
+\end{frame}
+
+\subsection*{Расшифровка терминов}
+\begin{frame}
+  \frametitle{\insertsubsection}
+  \begin{itemize}
+    \item Особь "--- пробное решение.
+    \item Популяция/поколение "--- текущий набор особей.
+    \item Приспособленность "--- целевая функция.
+    \item Кроссовер/скрещивание "--- порождение "детей" от "родителей".
+    \item Мутация "--- случайное изменение "гена".
+    \item Ген "--- компонент решения.
+  \end{itemize}
+\end{frame}
+
+\subsection*{Создание начальной популяции}
+\begin{frame}
+  \frametitle{\insertsubsection}
+  Как любые переборные методы генетический алгоритм существенно зависим от начальных позиций.
+
+  Возможные способы:
+  \begin{itemize}
+    \item Сводят пространство решений в $[0, 1]^n$ и берут равномерно рандомные точки.
+    \item Сводят к $\{0, 1\}^k$ с помощью бинаризации и берут орты.
+    \item Делают предварительное сэмплирование.
+  \end{itemize}
+\end{frame}
+
+\subsection*{Выбор подходящих особей для размножения}
+\begin{frame}
+  \frametitle{\insertsubsection}
+  Возможные способы:
+  \begin{itemize}
+    \item Выбирать с вероятностью, пропорциональной "приспособленности".
+    \item Предварительно делать shuffle "приспособленности".
+    \item От "приспособленности"зависит очередность.
+    \item Можно выбирать равномерно из популяции.
+    \item Любые комбинации.
+  \end{itemize}
+\end{frame}
+
+\subsection*{Процесс скрещивания}
+\begin{frame}
+  \frametitle{\insertsubsection}
+  Нужно сохранить лучшие черты, однако какие лучшие не ясно.
+  Следовательно, нужно устроить случайный процесс.
+
+  Возможные способы:
+  \begin{itemize}
+    \item Потомок имеет связанные "куски" ДНК родителей.
+    \begin{itemize}
+      \item N-point crossover.
+      \item Cut’n’splice.
+      \item Равномерное скрещивание.
+    \end{itemize}
+    \item Родители влияют на направление развития.
+    \item Много родителей.
+  \end{itemize}
+\end{frame}
+
+\subsection*{Процесс мутации}
+\begin{frame}
+  \frametitle{\insertsubsection}
+  Нужен процесс мутации, т.к. использование только скрещивания может привести к вырождению популяции (genetic drift).
+  Мутация очень похожа на фазу выбора новой точки в случайном блуждании.
+
+  Возможные способы:
+  \begin{itemize}
+    \item Элементарные строковые преобразования.
+    \item Инвертирование бита.
+    \item Случайная мутация компонента.
+  \end{itemize}
+\end{frame}
+
+\subsection*{Мутация vs Скрещивание}
+\begin{frame}
+  \frametitle{\insertsubsection}
+  Мутация "--- это способ "вылезти" из локальных экстремумов.
+  Скрещивание "--- глубину "влезания"в экстремумы.
+
+  Есть несколько паттернов поведения:
+  \begin{itemize}
+    \item Скрещивание круче, так как быстро бежит.
+    Мутация нужна только, чтобы убедиться, что других хороших направлений нет.
+    \item Мутация круче, так как обходит всё.
+    Скрещивание только немного ускоряет процесс.
+  \end{itemize}
+\end{frame}
+
+\subsection*{Процесс создания новой популяции}
+\begin{frame}
+  \frametitle{\insertsubsection}
+  Возможные способы:
+  \begin{itemize}
+    \item Меняем процент "худших" стариков.
+    \item Вводим "penalty" за старость и меняем только если потомок лучше.
+    \item Старикам здесь не место.
+  \end{itemize}
+\end{frame}
+
+\subsection*{Преимущества и недостатки генетического алгоритма}
+\begin{frame}
+  \frametitle{\insertsubsection}
+  Легко сделать, но сложно понять как оно работает.
+
+  Плюсы:
+  \begin{itemize}
+    \item Очень много вариантов отобразить наше понимание области.
+    \item Легко понять непрофессионалу.
+    \item Легко программируется.
+  \end{itemize}
+
+  Минусы:
+  \begin{itemize}
+    \item Когда не работает, непонятно за что хвататься.
+    \item Результаты зачастую не повторяются на другом множестве.
+    \item Большое поле для псевдонауки.
+  \end{itemize}
 \end{frame}

src/slides/thanks.tex

@@ -2,7 +2,7 @@ \section{Благодарности}
 \begin{frame}
     \frametitle{\insertsection}
     \begin{itemize}
-        \item Выражаю благодарность всем коллегам и научным руководителям за поддержку и ценные советы в ходе работы над проектом.
+        \item Выражаю благодарность всем коллегам и научному руководителю за поддержку и ценные советы в ходе работы над проектом.
     \end{itemize}
 \end{frame}