ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΝΟΗΜΟΣΥΝΗ ΙΙ
5.5 Αναπαραγωγη Σταθερης Καταστασης
Κάθε φορά που παράγεται μια καινούρια γενιά, στον κύκλο αναπαραγωγής του Γ.Α., αντικαθιστά την προηγούμενη, η οποία, έτσι, σβήνεται οριστικά και χάνεται κάθε πληροφορία που την αφορά. Η τεχνική αυτή έχει ένα σοβαρό μειονέκτημα που μπορεί να δράσει ανασταλτικά για την πρόοδο της διαδικασίας αναζήτησης: Υπάρχει σημαντική πιθανότητα κάποια από τα καλύτερα άτομα της μητρικής γενιάς να μην κατορθώσουν να επιβιώσουν στην επιλογή ή, αφού έχουν επιλεγεί, να καταστραφούν κατά τη διασταύρωση και να χαθούν οι πολύτιμες πληροφορίες τους. Είναι φανερό ότι ένα τέτοιο ενδεχόμενο είναι ανεπιθύμητο και, επειδή οι πιθανότητες πραγματοποίησής του δεν είναι αμελητέες, επιβάλλεται να παρθούν μέτρα πρόληψης.
Η πιο σημαντική τεχνική που έχει εφαρμοστεί προς αυτή την κατεύθυνση ονομάζεται Αναπαραγωγή Σταθερής Κατάστασης (Steady-State Reproduction). Εμφανίστηκε για πρώτη φορά από τον Whitley στο σύστημα γενετικού προγραμματισμού GENITOR, αλλά έγινε γνωστή με το όνομα αυτό από τον Syswerda [66]. Σύμφωνα με αυτή τη τεχνική, η αντικατάσταση της παλιάς γενιάς δε γίνεται ολοκληρωτικά, αλλά σε κάθε αναπαραγωγικό κύκλο αντικαθίσταται μικρός αριθμός ατόμων από καινούρια. Ο αριθμός αυτός αποτελεί παράμετρο της τεχνικής και καθορίζεται στο σχεδιασμό του αλγόριθμου, όμως τυπικές τιμές είναι 1 ή 2 αντικαταστάσεις τη φορά. Έτσι, η πλήρης αντικατάσταση της μητρικής γενιάς σε ένα κύκλο αποτελεί ειδική περίπτωση της αναπαραγωγής σταθερής κατάστασης, κατά την οποία η παράμετρος ισούται με το μέγεθος του πληθυσμού. Το ποσοστό του πληθυσμού που αντικαθίσταται σε κάθε γενιά ονομάζεται χάσμα γενεών (generation gap).
Η αποτελεσματικότητα της τεχνικής έγκειται στο γεγονός ότι τα άτομα που αντικαθίστανται στον παλιό πληθυσμό είναι τα λιγότερο ικανά. Κατ' αυτόν το τρόπο, εξασφαλίζεται η επιβίωση των καλύτερων και η προοδευτική εξέλιξη της διαδικασίας.
Όμως, η πράξη μερικές φορές έχει δείξει ότι η χρήση της εν λόγω τεχνικής δεν έχει πάντα βελτιωτικά αποτελέσματα για τον Γ.Α. Τούτο οφείλεται στο γεγονός ότι σε πολλές εφαρμογές η υλοποίηση δεν επιτρέπει πολλαπλές εμφανίσεις (duplicates) ενός ατόμου μέσα σε μια γενιά. Σε μια τέτοια περίπτωση, η αναπαραγωγή σταθερής κατάστασης μειονεκτεί, γι' αυτό είναι επιβεβλημένο να εφαρμόζεται σε πληθυσμούς που δεν έχουν επαναλαμβανόμενα άτομα. Επειδή όμως δεν είναι δυνατό να προβλεφθεί αν τα νέα άτομα θα είναι μοναδικά ή όχι, έχει επινοηθεί ένας τρόπος εξάλειψης των επαναλήψεων από την αναπαραγωγή σταθερής κατάστασης, που πλέον, λαμβάνει το όνομα Σταθερή Κατάσταση Χωρίς Επαναλήψεις (Steady-State Without Duplicates). Άμεσο αποτέλεσμα αυτής της παραλλαγής είναι να υπάρχει μεγάλη ποικιλία στους πληθυσμούς και να αποφεύγεται το φαινόμενο πολλαπλών εμφανίσεων μη ικανών ατόμων. Ωστόσo, ο αλγόριθμος επιβαρύνεται με επιπλέον υπολογισμούς για τον έλεγχο της μοναδικότητας κάθε νέου ατόμου προτού ενταχθεί στο νέο πληθυσμό. Η πράξη, όμως, δείχνει ότι η επιβάρυνση αυτή είναι ένα μικρό τίμημα μπροστά στο μεγάλο όφελος εφαρμογής της τεχνικής αυτής και δεν πρέπει να προβληματίζει τους υποψήφιους χρήστες.
Μοναδικό μειονέκτημα της σταθερής κατάστασης χωρίς επαναλήψεις είναι ότι δεν εργάζεται καλά όταν η συνάρτηση είναι θορυβώδης (μη ντετερμινιστική), δηλαδή οι τιμές της δεν είναι σταθερές. Γι' αυτό, όταν πάνω από όλα ενδιαφέρει η ευρωστία του Γ.Α., δηλαδή η ικανότητά του να αντιμετωπίζει μεγάλο εύρος προβλημάτων, είναι προτιμότερη η αποφυγή της σταθερής κατάστασης χωρίς επαναλήψεις. Πάντως το χαρακτηριστικό της ευρωστίας, που προβλήθηκε αρκετά στα πρώτα βήματα των Γ.Α., σήμερα αποτελεί θέμα έντονων συζητήσεων. Πολλοί επιστήμονες θεωρούν ότι είναι καλό να θυσιάζεται η ευρωστία για όφελος της εξειδίκευσης και ότι δύσκολα προβλήματα που απαιτούν πολύ μεγάλο βαθμό εξειδίκευσης δεν μπορούν να αντιμετωπιστούν από εύρωστους αλγόριθμους γενικού σκοπού.