Tìm hiểu về tính toán lưới và ứng dụng của tính toán lưới trong thuật toán di truyền song song

Một định nghĩa về lưới khá hoàn chỉnh được đưa ra bởi tiến sĩ IanFoster như sau: Lưới là một loại hệ thống song song, phân tán cho phép chia sẻ, lựa chọn, kếthợp các tài nguyên phân tán

LỜI MỞ ĐẦUTrong thời đại ngày nay, tin học là nhu cầu không thể thiếu đối với mọingười trên mọi lĩnh vực Thiết bị phần cứng mạnh nhằm phục vụ cho yêu cầu tínhtoán hiệu năng cao đã được tạo ra Vì thế tính toán lưới đã ra đời nhằm đáp ứngnhu cầu này Tính toán lưới được xem như một phương tiện tập hợp tài nguyêntính toán chi phí thấp để giải quyết những bài toán lớn

Chính vì lý do trên nên sau khi học xong môn “Tính toán lưới”, em đã chọn

đề tài “Tìm hiểu về tính toán lưới và ứng dụng của tính toán lưới trong thuật toán

di truyền song song” Trong phạm vi bài thu hoạch này em xin trình bày tóm tắtnhững kiến thức đã học được về tính toán lưới và phân tích ứng dụng của tính toánlưới trong thuật toán di truyền song song Việc phân tích ứng dụng của tính toánlưới trong thuật toán di truyền song song sẽ dựa vào tài liệu “Efficient HierarchicalParallel Genetic Algorithms Using Grid Computing”

Qua đây, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Phi Khứ đã tận tìnhhướng dẫn em môn học bổ ích và đầy ý nghĩa này Em xin cảm ơn các bạn cùngkhoá và các anh chị khoá trước đã giúp đỡ em tìm tài liệu và góp ý cho em hoànthành tốt bài thu hoạch này!

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 2

MỤC LỤC 3

NỘI DUNG 5

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TÍNH TOÁN LƯỚI 5

I.1 Khái niệm về tính toán lưới 5

I.2 Lịch sử phát triển 5

I.3 Các chuẩn tính toán lưới 6

I.3.1 Chuẩn OGSI (Open Grid Services Infrastructure): 6

I.3.1.1 Mô hình tương tác 6

I.3.1.2 Một số giao thức chuẩn 7

I.3.2 Chuẩn OGSA (Open Grid Services Architecture): 8

I.3.2.1 Các thành phần cơ bản của OGSA 8

I.3.2.2 Các dịch vụ nền 8

I.4 Phân loại tính toán lưới 9

I.4.1 Lưới tính toán 9

I.4.2 Lưới dữ liệu 9

I.4.3 Lưới kết hợp 10

I.5 Một số công cụ tính toán lưới hiện nay 10

I.5.1 Bộ công cụ Globus 10

I.5.2 Bộ công cụ Legion 10

I.5.3 Bộ công cụ Condor 10

I.5.4 Bộ công cụ Nimrod 10

I.5.5 Bộ công cụ Unicore 11

I.6 Lợi ích của tính toán lưới 11

I.6.1 Tận dụng nguồn tài nguyên nhàn rỗi 11

I.6.2 Sử dụng bộ xử lý song song 11

I.6.3 Cho phép hợp tác 11

I.6.4 Chia sẻ tài nguyên 11

I.6.5 Tăng độ tin cậy 11

I.6.6 Tăng khả năng quản trị 12

CHƯƠNG II: ỨNG DỤNG CỦA TÍNH TOÁN LƯỚI TRONG THUẬT TOÁN DI TRUYỀN SONG SONG 13

II.1 Giới thiệu 13

II.2 Thuật toán di truyền song song 14

II.2.1 Khách - chủ PGA 15

II.2.2 Hạt và tế bào PGA 15

II.2.3 Đa quần thể hoặc đa nhóm hoặc Island PGA 15

II.2.4 Phân cấp PGA 16

II.3 Khung phân cấp thuật toán di truyền song song (GE-HPGA) 16

II.3.1 Công nghệ kích hoạt lưới 16

II.3.2 Quy trình làm việc của GE – HPGA 17

II.4 Nghiên cứu thực nghiệm 19

I.4.1 Tối ưu hóa vấn đề tính toán 20

I.4.2 Vấn đề thế giới thực: Thiết kế Aerodynamic Airfoil 23

KẾT LUẬN 28

TÀI LIỆU THAM KHẢO 29

NỘI DUNG

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TÍNH TOÁN LƯỚI

I.1 Khái niệm về tính toán lưới

Khái niệm tính toán lưới đã bắt đầu xuất hiện vào đầu thập niên 1990 vớinghĩa ẩn dụ là làm cho việc sử dụng sức mạnh của máy tính dễ dàng như là việc sửdụng điện năng Một định nghĩa về lưới khá hoàn chỉnh được đưa ra bởi tiến sĩ IanFoster như sau:

Lưới là một loại hệ thống song song, phân tán cho phép chia sẻ, lựa chọn, kếthợp các tài nguyên phân tán theo địa lý, thuộc nhiều tổ chức khác nhau dựa trêntính sẵn sàng, khả năng, chi phí của chúng và yêu cầu về chất lượng dịch vụ (QoS)của người dùng để giải quyết các bài toán, ứng dụng có quy mô lớn trong khoahọc, kỹ thuật và thương mại Từ đó hình thành nên các “tổ chức ảo” (VirtualOrganization (VO)), các liên minh tạm thời giữa các tổ chức và tập đoàn, liên kếtvới nhau để chia sẻ tài nguyên và/hoặc kỹ năng nhằm đáp ứng tốt hơn các cơ hộikinh doanh hoặc các dự án có nhu cầu lớn về tính toán và dữ liệu, toàn bộ việc liênminh này dựa trên các mạng máy tính

Bản chất của tính toán lưới giống một nền tảng dạng khái niệm hơn là một tàinguyên vật lý Lưới được tận dụng để cung cấp tài nguyên cho một nhiệm vụ tínhtoán Mục tiêu của công nghệ lưới liên quan tới những yêu cầu của việc cung cấptài nguyên linh hoạt vượt ra khỏi các khu vực cục bộ

I.2 Lịch sử phát triển

Năm 1965, những người phát triển hệ điều hành Mulitics (tiền nhân của hệđiều hành Unix) đã đề cập đến việc sử dụng năng lực tính toán như một tiện ích,một quan điểm rất gần với quan điểm về Grid như hiện nay

Năm 1990, khi thuật ngữ “siêu tính toán” ra đời, dùng để mô tả các dự án kếtnối các trung tâm siêu máy tính của Mỹ nhằm kết hợp sức mạnh của nhiều siêu

máy tính lại với nhau.

Năm 1997, một trong những dịch vụ tính toán lưới thương mại đầu tiên đãđược Entropia cung cấp, tới nay cũng có nhiều dịch vụ như vậy do cáccông ty hay các phòng thí nghiệm thực hiện

I.3 Các chuẩn tính toán lưới

I.3.1 Chuẩn OGSI (Open Grid Services Infrastructure):

I.3.1.1 Mô hình tương tác

OGSI giới thiệu một mô hình tương tác cho các dịch vụ lưới Mô hình nàycung cấp một phương thức cố định bằng cách đưa ra các giao diện dùng trong pháthiện, quản lý vòng đời, trạng thái, tạo-huỷ, thông báo sự kiện và quản lý thamchiếu

- Life cycle: là cơ chế dùng để ngăn các dịch vụ lưới truy cập đến các tài

nguyên không được yêu cầu Các dịch vụ lưới được tạo với vòng đời xác định

- State managemen: mọi dịch vụ lưới đều có một trạng thái OGSI xác định

một khung để biểu diễn các trạng thái và một cơ chế để kiểm duyệt hoặc sửa đổichúng OGSI cũng quy định số các trạng thái tối thiểu mà mỗi dịch vụ lưới phải có

- Service groups: là tập các dịch vụ lưới được chỉ định cho một mục đích

riêng nào đó

- Factory: là cơ chế (giao diện) cung cấp cách tạo các dịch vụ lưới mới.

Các Factory có thể tạo ra nhiều thể hiện tạm của một chức năng hạn chế, chẳnghạn một bộ lập lịch tạo một dịch vụ để mô tả cách thực hiện một công việc thông

thường hoặc chúng có thể tạo ra các dịch vụ tồn tại trong thời gian dài như việcnhân bản cục bộ một tập dữ liệu được sử dụng liên tục

- Notification: các dịch vụ tương tác với nhau thông qua cơ chế trao đổi

thông điệp trên các lời triệu gọi dịch vụ Thông tin trạng thái được mô hình cho cácdịch vụ lưới sẽ thay đổi khi hệ thống chạy

- Handle Map: dùng cho các vấn đề nhận dạng Khi các factory được sử

dụng để tạo ra một thể hiện mới của dịch vụ lưới, Factory trả về định danh của thểhiện mới này

- Grid Service Reference (GSR) GSH cung cấp tham chiếu đến định danhcủa dịch vụ lưới còn GSR có thể thay đổi theo thời gian sống của các dịch vụ lưới

I.3.1.2 Một số giao thức chuẩn

SOAP (Simple Object Access Protocol): là cơ chế truyền thông độc lập với

cấu hình nền và các giao thức khác Nó dùng XML để trao đổi thông tin trong môitrường phân tán Nó hỗ trợ nhiều kiểu trao đổi thông tin khác nhau bao như: môhình trao đổi thông tin sau khi gọi thủ tục từ xa hoặc mô hình trao đổi thông tintrong một cơ chế hướng thông báo SOAP thường độc lập về giao thức, độc lập vềngôn ngữ, độc lập về cấu hình và hệ điều hành, hỗ trợ các thông báo XML SOAP

UDDI (Universal Description Discoverry and Intergation): kho chứa phần

lưu trữ của các dịch vụ Web UDDI là phần định dạng mô tả dịch vụ Web chuẩn.Một đăng ký UDDI có thể chứa siêu dữ liệu cho bất kỳ kiểu dịch vụ nào UDDIcho phép tìm kiếm và khai thác các dịch vụ Web hiệu quả hơn

WSDL (Web Service Definition Language): ngôn ngữ định nghĩa các dịch

vụ web Là ngôn ngữ cung cấp cách mô tả giao diện đặc biệt của các dịch vụ web

và các API WSDL có thể được xem như là tài liệu được viết bằng XML

XML (eXtensible Markup Language): ngôn ngữ đánh dấu mở rộng Là một

siêu ngôn ngữ, sử dụng để mô tả ngữ nghĩa của đối tượng và mô tả phần cấu trúcbên trong một kiểu mở

WSIL (WS-Inspection Language): tận dụng định dạng của XML làm tăng

khả năng khai thác và tập hợp những mô tả của dịch vụ web đơn giản và mở rộnghơn WSIL là cơ chế đơn giản để khai thác dịch vụ web, nó là một định dạngXML

I.3.2 Chuẩn OGSA (Open Grid Services Architecture):

I.3.2.1 Các thành phần cơ bản của OGSA

Có ba thành phần chính của OGSA:

- Cơ sở hạ tầng dịch vụ lưới mở OGSI: xây dựng trên các kỹ thuật dịch vụ

web và lưới, OGSI định nghĩa cơ chế tạo, quản lý và chuyển đổi thông tin giữa cácdịch vụ lưới

- Các dịch vụ OGSA: xây dựng trên các cơ chế OGSI để định nghĩa các

giao diện và các hành vi kết hợp cho các chức năng không được hỗ trợ trực tiếp bởiOGSI như phát hiện dịch vụ, truy xuất dữ liệu, tích hợp dữ liệu…

- Các mô hình OGSA: hỗ trợ các đặc tả giao diện bằng cách định nghĩa các

mô hình cho các tài nguyên chung và các kiểu dịch vụ

I.3.2.2 Các dịch vụ nền

OGSA dùng thuật ngữ platform services để chỉ những dịch vụ cung cấp các

chức năng cơ bản Platform services cung cấp các chức năng nền dùng để xâydựng các dịch vụ lưới khác cung cấp các chức năng chung dùng trong một số cácdịch vụ mức cao cung cấp các chức năng được thiết kế để dùng cho các quan hệ

mở rộng Một chức năng được cung cấp bởi một dịch vụ nền sẽ được mô tả trongmột số các dịch vụ mức cao Hiện tại, tập các dịch vụ nền của OGSA gồm:

- OGSI: định nghĩa các dịch vụ lưới và các cơ chế nền để tạo, quản lý và

trao đổi thông tin giữa các dịch vụ

- WS-Agreement: cung cấp một tập giao diện hỗ trợ việc điều chỉnh các

chính sách, các thoả thuận mức dịch vụ, đặt trước …

- CMM (Common Management Model): cung cấp một cơ sở hạ tầng có thể

quản lý được cho các tài nguyên trong OGSA CMM định nghĩa mô hình cư xử cơ

sở cho tất cả các tài nguyên và các bộ quản lý tài nguyên trong lưới, công thêmchức năng quản lý các mối quan hệ và quản lý vòng đời

- OGSA Data Services (các dịch vụ dữ liệu OGSA): cung cấp các chứcnăng cơ bản để quản lý dữ liệu trong một môi trường lưới

I.4 Phân loại tính toán lưới

I.4.1 Lưới tính toán

Lưới tính toán là một loại của tính toán lưới, chủ yếu tập trung vào việc sửdụng năng lực tính toán của lưới Ở loại lưới này, phần lớn các nút là các nhómmáy tính có năng lực tính toán lớn nhằm phục vụ cho việc tính toán bài toán lớn

Hình thức thực hiện là chia tác vụ tính toán lớn thành nhiều công việc nhỏthực thi song song trên các nút của lưới Việc phân tán các tác vụ của lưới sẽ làmgiảm đáng kể thời gian xử lý và làm tăng khả năng tận dụng của hệ thống Thôngthường, hệ thống chính sẽ chia khối dữ liệu cần xử lý thành các phần nhỏ, sau đóphân phối đến các nút trên lưới Mỗi nút thực hiện xử lý dữ liệu, kết quả trả về hệthống chính, tại đây sẽ tổng hợp và trình diễn kết quả toàn cục cho người dùng

I.4.2 Lưới dữ liệu

Lưới dữ liệu sẽ tập trung vào việc lưu trữ và cung cấp khả năng truy xuất

dữ liệu của nhiều cá nhân, tổ chức khác nhau Người dùng không cần biết chính

xác vị trí dữ liệu khi thao tác với dữ liệu Các cơ sở dữ liệu, đặc biệt là các cơ sở

dữ liệu liên hợp đóng vai trò quan trọng trong grid dữ liệu nhất là khi có nhiềunguồn dữ liệu và xuất hiện nhu cầu kết hợp các thông tin từ các nguồn dữ liệu này.Lưới dữ liệu có thể được sử dụng trong lĩnh vực khai phá dữ liệu hoặc các hệthống thương mại thông minh Trong trường hợp này, không chỉ có hệ thống tậptin hay các cơ sở dữ liệu mà toàn bộ dữ liệu của tổ chức cần tập hợp lại Ở đây cóthể kết hợp lưới dữ liệu và lưới tính toán

I.4.3 Lưới kết hợp

Lưới kết hợp có thể được xem là một loại kết hợp giữa lưới dữ liệu và lướitính toán Một lưới kết hợp thường được dùng với nhiều máy tính với nhau Cácmáy tính sẽ được kiểm tra định kỳ để xem khi nào bộ xử lý và các tài nguyên khácrãnh rỗi để thực hiện các tác vụ lưới Chủ nhân của máy để bàn này sẽ được quyềnxác định khi nào sẽ chia sẻ máy tính của mình với mạng lưới

I.5 Một số công cụ tính toán lưới hiện nay

I.5.1 Bộ công cụ Globus

Globus là một dự án nghiên cứu gồm nhiều tổ chức tham gia với mục tiêuban đầu là tạo cơ sở hạ tầng và các dịch vụ cấp cao cho một lưới tính toán, tuynhiên hiện nay được mở rộng phạm vi thành cơ sở hạ tầng cho phép chia sẻ nhiềuloại tài nguyên đa dạng

I.5.2 Bộ công cụ Legion

Legion là một dự án phát triển middleware cho lưới do trường đại họcVirginia phát triển Bộ công cụ Legion Toolkit được phát hành lần đầu tiên vàonăm 1997 Đây là bộ công cụ lưới hướng đối tượng Năm 1998 công ty Avakiđược thành lập đưa bộ công cụ này vào sử dụng cho mục đích thương mại

I.5.3 Bộ công cụ Condor

Condor là một công cụ cho phép tận dụng thời gian rảnh rỗi của các máytính vào công việc tính toán, rất thích hợp cho các ứng dụng dạng nghiên cứu tham

số và tính toán thông lượng cao trong đó các công việc thường không cần liên lạcvới nhau

I.5.4 Bộ công cụ Nimrod

Nimrod là bộ công cụ cung cấp cho người dùng một giao diện để mô tả cácứng dụng dạng nghiên cứu tham số Nimrod G là một biến thể của Nimrod chophép liên kết với các hệ thống lưới

I.5.5 Bộ công cụ Unicore

Unicore là dự án nghiên cứu lưới được tài trợ bởi bộ giáo dục Đức

I.6 Lợi ích của tính toán lưới

I.6.1 Tận dụng nguồn tài nguyên nhàn rỗi

Các máy tính cá nhân thường chỉ sử dụng hết 5% thời gian xử lý CPU,ngay cả các sever cũng thường rảnh rỗi Grid có thể tối ưu sử dụng các tài nguyênnhàn rỗi này theo nhiều cách khác nhau

I.6.2 Sử dụng bộ xử lý song song

Khả năng sử dụng CPU song song là một đặc tính tuyệt vời của lưới, ngoàiviệc hỗ trợ các nhu cầu tính toán của các nhà khoa học, sức mạnh tính toán do lướicung cấp có thể giúp giải quyết các bài toán đòi hỏi năng lực xử lý lớn trong cácngành y dược, tính toán tài chính, kinh tế và khai thác dầu hỏa, dự báo thời tiết,công nghiệp vũ trụ, thiết kế sản phẩm,… và nhiều lĩnh vực khác

I.6.3 Cho phép hợp tác

Một trong những đóng góp quan trọng của tính toán lưới là cho phép đơngiản hóa hợp tác chia sẻ, làm việc giữa cộng đồng rộng lớn trên toàn thế giới, chophép các hệ thống không đồng dạng làm việc chung với nhau để tạo nên một hệthống tính toán ảo cung cấp rất nhiều dạng tài nguyên khác nhau

I.6.4 Chia sẻ tài nguyên

Không chỉ cho phép chia sẻ các chu kỳ tính toán dữ liệu, lưới còn cho phépchia sẻ tất cả các loại tài nguyên mà trước đây chưa được chia sẻ như băng thôngmạng, các thiết bị đặc biệt, phần mềm, bản quyền và các dịch vụ, …

I.6.5 Tăng độ tin cậy

Các hệ thống trong lưới thường rẻ và phân tán theo địa lý, do đó, nếu có sự

cố về nguồn điện hay các lỗi hệ thống khác tại một vị trí, toàn bộ phần còn lạikhông bị ảnh hưởng Các phần mềm quản trị lưới có khả năng thực thi lại côngviệc trên một nút khác khi phát hiện có lỗi trong hệ thống

I.6.6 Tăng khả năng quản trị

Trước đây mỗi dự án thường chịu trách nhiệm quản lý một số tài nguyên,thường xảy ra tình trạng các các tài nguyên của dự án này đang nhàn rỗi trong khi

dự án kia đang gặp vấn đề, thiếu tài nguyên do gặp các sự cố không lường trướcđược Với tầm nhìn rộng hơn do lưới cung cấp các tình huống trên có thể được giảiquyết một cách dễ dàng

CHƯƠNG II: ỨNG DỤNG CỦA TÍNH TOÁN LƯỚI

TRONG THUẬT TOÁN DI TRUYỀN SONG SONG

II.1 Giới thiệu

Thuật toán tiến hóa (EA) là mô hình tính toán bắt nguồn từ quá trình tiến hóa

tự nhiên, được áp dụng thành công với độ phức tạp tối ưu Trong thuật toán ditruyền (GA), một lớp con của EA, giải pháp tiềm năng sẽ được mã hóa thành mộtcấu trúc nhiễm sắc thể đơn giản, tái tổ hợp và đột biến các toán tử được lặp lạinhiều lần để tạo ra quần thể mới cho đến khi đạt được một điều kiện nhất định sẽdừng lại Quần thể này dễ thực hiện và có khả năng thực hiện được trên diện rộng.Tuy nhiên, hàng nghìn cách gọi đến các mã phân tích thường được yêu cầu xácđịnh giải pháp gần tối ưu trong hầu hết giải thuật GA truyền thống Điểm nổi bậtcủa thuật toán GA là khả năng phân chia các cá thể của quần thể trong nhiều núttính toán Trong thập niên trước, nhiều phương án của thuật toán GAs tồn tại đểkhai thác tính song song của thuật toán GAs Người đọc có thể liên hệ với các buổitriển lãm thú vị có sử dụng thuật toán GAs song song

Trong khi có rất nhiều nghiên cứu về thuật toán GAs song song với công nghệtính toán phân tán khác nhau được báo cáo, hầu hết các nghiên cứu và các ứngdụng của thuật toán GAs song song đã được sử dụng trên các nút tính toán chuyêndụng và đồng nhất Những tiêu điểm đã có trên tài nguyên tính toán chuyên dụngvới quy mô nhỏ và không dễ dàng phát triển rộng hơn đối với tài nguyên tính toánchuyên dụng qua các phòng thí nghiệm hoặc thậm chí là tại các tổ chức địa điểmkhác nhau Vấn đề tiêu chuẩn là một trong những thách thức lớn, trong khi tồn tạinhững công nghệ không có các giao diện và phương pháp làm việc chung Ngoài

ra, sự đánh giá song song trong PGAs thường bị hạn chế bởi các giấy phép thương

mại, hạn chế một đội ngũ thiết kế có thể truy cập liên tục để phân tích thiết kế cùngmột lúc Điều này chủ yếu là do chi phí cao kết hợp với các giấy phép trang web

của các gói phân tích thương mại Đây là lý do dẫn đến sự ra đời của “tính toánlưới”, tính toán lưới đã được sự chú ý rộng rãi, ví dụ như tính toán lưới đã đặt rakhái niệm về tiêu chuẩn mở cho phân bố các tài nguyên và dịch vụ phổ biến.Những điểm nổi bật trong tính toán lưới đã được nghiên cứu và phát triển để giảiquyết vấn đề thiết kế phức tạp trong khoa học và kỹ thuật Trong khi nhiều vấn đề

mở được sử dụng điện toán lưới qua cac phòng thí nghiệm khác nhau, lập kếhoạch, quản lý tài nguyên và lưới điểm chuẩn là một trong những chủ đề thảo luậnthường xuyên hơn

Để bổ sung cho công trình hiện có trên thuật toán GAs song song, chúng tôitrình bày một cách hiệu quả trong khuôn khổ giải thuật di truyền song song phâncấp sử dụng công nghệ điện toán lưới trong bài báo này Khuôn khổ trình bày cungcấp tính năng nổi bật bao gồm hai phần là yếu tố GridRPC mở rộng để che giấu sựphức tạp cao của lưới môi trường tính toán của người dùng và bộ lập lịch cho liềnmạch để phát hiện tài nguyên, chọn lọc trong một môi trường lưới Sau đó, các thínghiệm này sẽ được đánh giá tính hiệu lực của khuôn khổ đề xuất cho tối ưu hóatiến hóa song song dưới các môi trường lưới đa dạng Cuối cùng, chúng tôi chỉ rarằng sự tìm kiếm di truyền song song là rất quan trọng để tăng tốc độ lên nhằm tối

ưu hóa thiết kế tiến hóa

II.2 Thuật toán di truyền song song

Các thuật toán di truyền sử dụng phương pháp siêu phỏng đoán xác suất lấycảm hứng từ các “survival of the fittest”, nguyên lý tiến hóa của học thuyết Darwinmới Những sinh vật nhân tạo được tạo ra và đưa vào cạnh tranh trong một cuộcđấu tranh sinh tồn và chỉ có những người sống sót được phép tái sản xuất Mộtquần thể mới sẽ được tạo ra bằng cách sử dụng các toán tử như lai ghép, đột biến,

và lựa chọn, quá trình này lặp đi lặp lại cho đến khi thỏa một điều kiện nào đó sẽ

dừng lại Một thuật toán di truyền mà không cần cấu trúc thường được gọi là mộtthuật toán GA ngẫu nhiên Các thuật toán di truyền song song (PGAs) là phần mở

rộng của thuật toán GA ngẫu nhiên Ưu điểm nổi bật của PGAs là khả năng tạo ra

sự biệt hóa, một quá trình mà các quần thể nhỏ khác nhau sẽ phát triển theo cáchướng đa dạng đồng thời Chúng đã cho thấy được quá trình tìm kiếm có tốc độcao và sẽ đạt được giải pháp chất lượng cao hơn trên các vấn đề thiết kế phức tạp.Ngoài thuật toán song song GA ngẫu nhiên, hai cấu trúc phổ biến trong thuật toánGas song song bao gồm các hòn đảo và tế bào GA

II.2.1 Khách - chủ PGA

Trong khách chủ PGAs được giả thiết rằng có duy nhất một quần thể ngẫugiao, tức một thuật toán GA kinh điển Tuy nhiên, không giống như thuật toán GAkinh điển, sự đánh giá của cá thể sẽ được phân tán bằng cách hoạch định nhữngphần nhỏ của quần thể giữa các nút khách Một mô hình như vậy có lợi thế là dễthực hiện và không làm thay đổi sự tìm kiếm của một thuật toán GA kinh điển

II.2.2 Hạt và tế bào PGA

Hạt PGA bao gồm chỉ có một quần thể duy nhất, được cấu trúc trong khônggian Nó được thiết kế để chạy trên hệ thống xử lý song song Ví dụ, quần thể củacác cá thể trong một hạt PGA có thể được tổ chức như một lưới hai chiều Vì vậy,việc lựa chọn và giao phối trong một GA song song bị hạn chế bởi nhóm nhỏ Tuynhiên, các nhóm chồng lên nhau để cho phép sự tương tác giữa các cá thể để cácgiải pháp tốt có thể phổ biến trên toàn bộ quần thể Đôi khi, GA song song nhỏcũng được gọi là các mô hình tế bào PGA

II.2.3 Đa quần thể hoặc đa nhóm hoặc Island PGA

Đa quần thể (hoặc đa nhóm) PGA có thể phức tạp hơn, vì nó bao gồm cácquần thể nhỏ có các cá thể trao đổi thường xuyên với nhau Sự trao đổi của các cáthể này được gọi là sự di trú và nó được điều khiển bởi nhiều tham số Đa quần thể