بکارگیری الگوريتم تكاملي در تخمين مقاوم پارامترها در

روند كاهش ضربان قلب

ارائه دهنده: الهام باوفای حقیقیاستاد درس: آقای دکتر توحيد خواه

دانشگاه صنعتي امير كبيرسمينار درس مدلسازي سيستمهاي بيولوژيكي

2

فهرستشناسايي مقاوم پارامترهاي سيستم•الگوريتم تكاملي چيست؟•الگوريتم تكاملي و شناسايي مقاوم •

سيستمروند كاهش ضربان قلب توسط دارو•تعيين پارامترهاي سيستم•نتايج•جمع بندي •

بکارگیری الگوريتم تكاملي در شناسايي مقاوم پارامترها در روند كاهش ضربان قلب

الهام باوفا

شناسايي مقاوم سيستم

بکارگیری الگوريتم تكاملي در شناسايي مقاوم پارامترها در روند 3كاهش ضربان قلب

الهام باوفا

تخمين پارامترهاي سيستم

پارامترهاي سيستم

خطا

!

ˆ تابعخطاحداقل

نرمهاي مختلف كردنخطا

1.

2.

.

؟كدام نرم خطا مناسب است؟

شناسايي مقاوم )...ادامه( سيستم

بکارگیری الگوريتم تكاملي در شناسايي مقاوم پارامترها در روند 4كاهش ضربان قلب

الهام باوفا

بازاي هر نرم يك كران باال

نرمهاي جمعپارامترهايي كه مختلف

شرايط كران باال را ارضا كنند

مجموعه پارامترهاي Feasible)شدني

Parameter Set) ( بر حسب - تابع هزينه )1

نرمهاي مختلف خطا)(J

- حداقل شدن تابع 2هزينه با توجه

به مجموعه پارامترهاي شدني

*J

*مجموعه

غيرخطي بودن نسبت به پارامترها

الگوريتم تكاملي چيست؟

بکارگیری الگوريتم تكاملي در شناسايي مقاوم پارامترها در روند 5كاهش ضربان قلب

الهام باوفا

منشا:

نظريه تكامل داروين

ت دي

وحد

مع

ابمن

تاب

قر

ت دا

وج

وم

ررت

ب

ت هج

ع اب

منن

ستزي

…الگوريتم تكاملي

الگوريتم تكاملي در مسائل بهينه سازي

بکارگیری الگوريتم تكاملي در شناسايي مقاوم پارامترها در روند 6كاهش ضربان قلب

الهام باوفا

min مسئله - تعريف موجودات نمونه اي:

تصادفي

نسل فعلي

فرزندان

با توجه شايستگي- انتساب تابع ارزيابي

- موجوداتي كه شايستگي خوبي دارند

بازتركيبي و جهش

انتخاب از فرزندان نسل و والدينجديد

7

الگوريتم تكاملي و شناسايي مقاوم پارامترها

Genetic Algorithm

بکارگیری الگوريتم تكاملي در شناسايي مقاوم پارامترها در روند كاهش ضربان قلب

-P(t)جمعيت يك نسل :موجودات )در ابتدا

تصادفي(

- بهترينها از P(t)

A(t)

-A(t) : آرشيوبهترينها

- tنسل :

ادامه ...

الهام باوفا

توابع چند قله اي(Multimodal)

چند مينيمم محلي/سراسري

8

الگوريتم تكاملي و شناسايي مقاوم پارامترها

Genetic Algorithm

بکارگیری الگوريتم تكاملي در شناسايي مقاوم پارامترها در روند كاهش ضربان قلب

الهام باوفا

)...ادامه(

A(t) : آرشيوبهترينها

شبكه بندي فضا به اندازه

بهتريندر هر سلول كاهشدر زمان حفظ مي شود

مي يابد

ادامه ...

بکارگیری الگوريتم تكاملي در شناسايي مقاوم پارامترها در روند 9كاهش ضربان قلب

-P(t) در ابتدا : جمعيت يك نسل() بهترينها از تصادفي(موجودات

P(t)A(t)( -A(t) : آرشيو

بهترين ها

- tنسل (: زمان(

ادامه ...

الگوريتم تكاملي و شناسايي مقاوم پارامترها

Genetic Algorithm )...ادامه(

P(t)- توليد جمعيت جديد از A(t) و

G(t)

و G(t)- بهترينها از A(t)

A(t)

و G(t)- انتخاب از P(t)

P(t)- نسل بعدي

(t)افزايش

-G(t) :جمعيت فرزندان

بکارگیری الگوريتم تكاملي در شناسايي مقاوم پارامترها در روند 10كاهش ضربان قلب

الهام باوفا

الگوريتم تكاملي و شناسايي مقاوم پارامترها

تعيين كران باالي نرمها

كران بااليي براي نرمها

كوچك

بزرگ

تهي شدن مجموعه شدني

بزرگ شدن فضاي جستجو

غير قابل قبول

نرم دوم

؟

نرم اول

قابل قبول

ParetoGenetic Algorithm

11

روند كاهش ضربان قلب توسط دارو

بکارگیری الگوريتم تكاملي در شناسايي مقاوم پارامترها در روند كاهش ضربان قلب

الهام باوفا

تغييرغلظت ، سديميونهاي

كلسيم و پتاسيمدر داخل

سلولهاي عضله

انقباض و انبساط عضله

ادامه ...

بکارگیری الگوريتم تكاملي در شناسايي مقاوم پارامترها در روند 12كاهش ضربان قلب

الهام باوفا

روند كاهش ضربان قلب توسط دارو

داررو

Unbounded Channels

Bounded Channels

نرخ مسدود شدن

نرخ باز شدن

Kr > Ka

Lr La

)...ادامه(

ادامه ...

بکارگیری الگوريتم تكاملي در شناسايي مقاوم پارامترها در روند 13كاهش ضربان قلب

الهام باوفا

روند كاهش ضربان قلب توسط دارو)...ادام

ه(

در شروع يا انتهاي b(t) مقدارامnبازه زماني

بکارگیری الگوريتم تكاملي در شناسايي مقاوم پارامترها در روند 14كاهش ضربان قلب

الهام باوفا

تعيين پارامترهاي سيستم

حداكثر تغيير پتانسيل غشا ام nدر شروع بازه زماني

(با حضور دارو)حداكثر تغيير پتانسيل

بدون حضور غشا )(دارو

زمانActivation زمان

Recovery

,Kr , Ka Lr , La

تخمين

15

نتايج

بکارگیری الگوريتم تكاملي در شناسايي مقاوم پارامترها در روند كاهش ضربان قلب

الهام باوفا

1.

. - نرمهاي بكار رفته

- تقسيم داده ها: تست + شناسايي

مقايسه با: -به مينيمم سراري برنامه ريزي غير خطي

نمي رسد محدوده نرمها الگوريتم ژنتيك معمولي

رعايت نمي شود

16

جمع بندي

بکارگیری الگوريتم تكاملي در شناسايي مقاوم پارامترها در روند كاهش ضربان قلب

الهام باوفا

- الگوريتم تكامليبازاي هر نرم يك

كران باال نرمهاي جمع

مختلف

- شناسايي مقاوم

با تركيب راه حلهاي مختلف، تخمين راه حل نهايي -Genetic Algorithm

كيفيت برتر نتايج در -مقايسه با

برنامه ريزي غير خطي الگوريتم ژنتيك معمولي

بکارگیری الگوريتم تكاملي در شناسايي مقاوم پارامترها در روند كاهش ضربان قلب

17

J.M. Herrero, X.Blasco, M.Martınez, C.Ramos, J.Sanchis, “Non-linear robust identification using evolutionary algorithms Application to a biomedical process”, Engineering Applications of Artificial Intelligence 21 (2008) 1397– 1408.

الهام باوفا

مرجع اصلي

بکارگیری الگوريتم تكاملي در شناسايي مقاوم پارامترها در روند كاهش ضربان قلب

18

باتشکر از توجه شما

الهام باوفا