Результаты эволюции
1. Приспособленность, или адаптация – взаимодействие движущих эволюционных сил, таких как наследственность, изменчивость, борьба за существование, естественный отбор. Всякое приспособление есть результат долгого отбора случайных, полезных данному виду мутаций, которые проявляются в фенотипе.
2. Второй результат эволюции – величайшее разнообразие органического мира. Да, древние ученые и путешественники верили в то, что за горами живут люди с песьими головами, но, честно говоря, природа создала гораздо более интересные варианты жизни: от бактерий, живущих в горячих источниках, до великанов синих китов, достигающих 30 метров в длину.
Примеры приспособленности организмов
1. Покровительственная окраска – обеспечивает защиту от врагов. Организмы сливаются с фоном и становятся незаметными: пауки, живущие в траве, окрашены в зеленый цвет, а зайца-беляка невозможно заметить на заснеженном поле.
2. Маскировка – форма тела и окраска похожа на окружающие предметы. Например, богомол ловко притворяется сухой палочкой, листотелов не отличишь от зеленых листьев растений и т. д.
3. Мимикрия – подражание формой и окраской незащищенных, уязвимых видов тем, которые намного лучше защищены от нападения. Мухи-журчалки похожи на ос, ужи на гадюк и т. д.
4. Предупреждающая окраска – вызывающая расцветка или определенные опознавательные знаки, которые предупреждают об опасности. Хамелеон обычно старается так изменить цвет, чтобы слиться с окружением, но он может и угрожать противнику – тогда становится ярким и «страшным».
Относительность приспособленности
1. Виды живых организмов отлично приспособлены к условиям, в которых живут, будь то раскаленная пустыня или арктические воды. Но любые приспособления имеют смысл лишь в обстановке, обычной для вида.
2. Если условия жизни меняются, они могут стать бессмысленными, бесполезными, а иногда и вредными. К примеру, лапа гуся снабжена перепонками между пальцами, и это помогает ему плавать. Но вид горных гусей мало времени проводит в воде, больше находится на суше, быстро бегает. Перепонки только мешают птице в ее новой жизни.
Всякая функция и структура – это
Каков же механизм формирования и совершенствования адаптаций? Его суть в накоплении отбором в основном мелких изменений признаков, совершенствовании нормы реакции и т. п.
Возникновение новых видов – это результат микроэволюции. Но в природе миллионы лет идет
Результаты эволюции
Результаты эволюции проявляются в трех связанных между собой следствиях: органической целесообразности, постепенном усовершенствовании организмов, многообразии видов.
Органический мир характеризуется поразительной целесообразностью в строении органов и их функций. Эта целесообразность — следствие выживания наиболее приспособленных — имеет относительный характер. При изменении условий существования приспособленность перестает быть таковой, а строение органов и их функции теряют целесообразность.
Это доказательство того, что созданы они не «высшей силой», а сформировались вследствие естественного отбора. Органы и функции целесообразны не вообще, а лишь в определенных конкретных условиях.
Важнейшим аргументом против идеалистических представлений об изначальной целесообразности является существование рудиментарных органов, не выполняющих каких-либо важных функций. Так, у всех млекопитающих кости таза служат опорой для задних конечностей. Но кости тазового пояса существуют и у китообразных, у которых нет конечностей. Наличие их можно понять, если знать историю происхождения этих животных.
Рудиментарные органы имеются у многих животных и человека. Мышцы уха, третье веко, не функционирующие у человека и пр. Эти примеры, как и многие другие рудиментарные органы, позволяют отвергать абсолютную целесообразность в природе и божественное происхождение человека. По всей вероятности, если бы человек был сотворен неким высшим существом, то нецелесообразных органов у него не существовало бы.
Дарвин доказал, что целесообразность в природе носит относительный характер и является следствием отбора, т.е. выживания наиболее приспособленных.
В процессе эволюции постепенно появлялись все более совершенные в своем строении организмы, отличающиеся более высокой организацией. Появление признаков, повышающих организацию, способствовало выживанию и поддерживалось отбором. Но в ряде случаев приспособления к узким условиям существования не требовали усложнения организации. Поэтому сформировались многочисленные виды растений и животных на различных уровнях организации.
Дивергенция, борьба за существование и естественный отбор привели к большому многообразию видов, приспособленных к разнообразным условиям существования.
Результаты эволюции — адаптации, происхождение новых видов
Ж.-Б. Ламарк придерживался мнения, что разными направлениями эволюционного процесса управляют разные факторы.
Ч. Дарвин утверждал, что за всеми эволюционными событиями — формированием приспособлений, видообразованием, прогрессом форм жизни, вымиранием видов стоит одна сила — естественный отбор.
В силу действия естественного отбора в каждом поколении выживают особи, обладающие хотя бы немного более совершенными приспособлениями к окружающей среде, нежели их соперники в борьбе за жизнь.
Таким образом, по Ч. Дарвину, произошли разнообразные адаптации, неизменно поражающие воображение человека.
Ч. Дарвин был убежден, что наибольшей остротой отличается внутривидовая борьба за существование: представители одного вида в наибольшей степени сходны друг с другом по предпочитаемым влажности и освещенности, местам для гнездования, пище и т.д. Жесткая внутривидовая конкуренция приводит к тому, что преимущество получают крайние варианты, — особи, уклоняющиеся по своим особенностям от исходной формы в различных направлениях. «Чем больше разнообразия в строении, общем складе и привычках приобретают потомки какого-нибудь вида, тем легче они будут в состоянии завладеть многочисленными и более разнообразными местами в экономии природы, а следовательно, тем легче они будут увеличиваться в числе». Исходя из этих рассуждений, можно сделать вывод, что в эволюции преобладает дивергенция — расхождение признаков. На основе существующей изменчивости сначала возникнут разновидности. По мере накопления различий разновидности превратятся в виды, виды в рода и т.д. вплоть до классов.
Ч. Дарвин считал, что в результате естественного отбора «каждое существо обнаруживает тенденцию делаться более и более совершенным по отношению к окружающим его условиям. Это усовершенствование неизбежно ведет к постепенному повышению организации…» Почему тогда высшие организмы не вытеснили низшие за время эволюции органического мира? Низшие формы жизни, полагал ученый, были лучше приспособлены к очень простым жизненным условиям, где высокая организация в силу своей хрупкости скорее была бы подвержена расстройству и порче.
Таким образом, в результате длительного эволюционного процесса у всех организмов постоянно развиваются и совершенствуются их приспособления к условиям окружающей среды.
Приспособленность – один из результатов эволюции, взаимодействия ее движущих сил – наследственности, изменчивости, естественного отбора.
Второй результат эволюции – разнообразие органического мира. Сохранившиеся в процессе борьбы за существование и естественного отбора организмы, составляют весь существующий сегодня органический мир. Мутационные процессы, происходящие в ряду поколений, ведут к возникновению новых генетических комбинаций, которые подвергаются действию естественного отбора. Именно естественный отбор определяет характер новых адаптаций, а также направление эволюционного процесса. В результате у организмов возникают самые различные приспособления к жизни. Любое приспособление возникает в результате длительного отбора случайных, фенотипически проявившихся мутаций, полезных виду.
Покровительственная окраска. Обеспечивает растениям и животным защиту от врагов. Организмы, имеющие такую окраску, сливаются с фоном и становятся менее заметны.
Маскировка. Приспособление, при котором форма тела и окраска животных сливается с окружающими предметами. Богомолы, гусеницы бабочек напоминают сучки, бабочки похожи на листья растений и т.д.
Мимикрия. Подражание незащищенных видов защищенным видам по форме и окраске. Некоторые мухи похожи на ос, ужи похожи на гадюк и т.д.
Предупреждающая окраска. У многих животных яркая окраска или определенные опознавательные знаки предупреждают об опасности для хищника. Напавший один раз хищник запоминает окраску жертвы и в следующий раз будет осторожнее.
Относительный характер приспособлений. Все приспособления вырабатываются в определенных условиях среды. Именно в этих условиях приспособления наиболее эффективны. Однако следует иметь ввиду, что приспособленность не носит абсолютного характера. Животных и с покровительственной и с предупреждающей окраской поедают, нападают и на тех, кто маскируется. Хорошо летающие птицы – плохие бегуны и их можно поймать на земле; при смене условий среды выработанное приспособление может оказаться бесполезным или вредным.
основаны на выявлении общих и различных морфологических и анатомических особенностей строения различных групп организмов.
К анатомическим доказательствам эволюции относятся:
– наличие гомологичных органов, имеющих общий план строения, развивающихся из сходных зародышевых листков в эмбриогенезе, но приспособленных к выполнению разных функций (рука – ласт – крыло птицы). Различия в строении и функциях органов возникают в результате дивергенции;
– наличие аналогичных органов, имеющих различное происхождение в эмбриогенезе, различное строение, но выполняющих сходные функции (крыло птицы и крыло бабочки). Сходство функций возникает в результате
– наличие рудиментов и атавизмов;
– существование переходных форм.
Рудименты – органы, утратившие свое функциональное значение (копчик, ушные мышцы у человека).
Атавизмы – случаи проявления признаков дальних предков (хвост и волосатое тело у человека, остатки 2-го и 3-го пальцев на ногах у лошади).
Переходные формы – указывают на филогенетическую преемственность при переходе от предковых форм к современным, и от класса к классу.
Эмбриология изучает закономерности эмбрионального развития и устанавливает:
– филогенетическое родство организмов;
– закономерности филогенеза.
Полученные данные отразились в законах зародышевого сходства К.М. Бэра и в биогенетическом законе Э. Геккеля и Ф. Мюллера.
Закон Бэра устанавливает сходство ранних стадий развития эмбрионов представителей разных классов в пределах типа. На более поздних стадиях эмбрионального развития это сходство утрачивается, а развиваются наиболее специализированные признаки таксона, вплоть до индивидуальных признаков особи.
Биогенетический закон Мюллера-Геккеля утверждает, что онтогенез – это краткое повторение филогенеза. В процессе эволюции онтогенез может перестраиваться, что приводит к эволюции органов взрослого организма.
В онтогенезе повторяются только зародышевые стадии предков и не всегда полностью. Если на ранней стадии организм приспособлен к условиям среды, то он может достичь половозрелости, не проходя последующих стадий, как, например это происходит у аксолотлей – личинок тигровой амбистомы.
– позволяют датировать события древнейшей истории по ископаемым остаткам организмов. К палеонтологическим доказательствам относятся выстроенные палеонтологами филогенетические ряды лошади, хоботных, человека.
Единство органического мира проявляется в химическом составе, тончайшем строении и основных жизненных процессах протекающих в организмах.
Тематические задания
А1. Укажите пример покровительственной окраски
1) окраска божьей коровки защищает ее от птиц
2) окраска зебры
3) окраска осовки
4) окраска рябчика, сидящего на гнезде
А2. Лошадь Пржевальского приспособлена к жизни в степях Центральной Азии, но не приспособлена к жизни в
1) прериях Южной Америки
2) джунглях Бразилии
3) полупустынях
4) заповеднике Аскания-Нова
А3. Устойчивость некоторых тараканов к ядам – это следствие
1) движущего отбора
2) стабилизирующего отбора
3) одновременной мутации
4) несовершенства ядов
А4. Новые приспособления к условиям среды формируются в зависимости от
1) стремления организмов к прогрессу
2) благоприятных условий окружающей среды
3) направления и формы естественного отбора
4) нормы реакции организмов
А5. Приспособлением к опылению ночными насекомыми у мелких одиночных растений, служит
1) белая окраска венчика
2) размеры
3) расположение тычинок и пестиков
4) запах
А6. Гомологом руки человека является
1) крыло птицы
2) крыло бабочки
3) нога кузнечика
4) клешня речного рака
А7. Аналогом крыла бабочки является
1) щупальца медузы
2) крыло птицы
3) рука человека
4) плавник рыбы
А8. Аппендикс – червеобразный отросток слепой кишки, называют рудиментом потому, что он
1) подтверждает происхождение человека от животных
2) утратил свою первоначальную функцию
3) является гомологом толстой кишки приматов
4) является аналогом кишечника членистоногих
А9. Каковы причины возникновения разнообразия органического мира?
1) приспособленность к условиям среды
2) отбор и сохранение наследственных изменений
3) борьба за существование
4) длительность эволюционных процессов
А10. К эмбриологическим доказательствам эволюции относят сходство
1) плана строения организмов
2) анатомического строения
3) зародышей хордовых
4) развитие всех организмов из зиготы
А11. Филогенетические ряды некоторых относятся к доказательствам эволюции
1) анатомическим
2) палеонтологическим
3) историческим
4) эмбриологическим
А12. Промежуточной формой между позвоночными и беспозвоночными животными считается представитель
1) хрящевых рыб
2) членистоногих
3) бесчерепных
4) моллюсков
В1. К анатомическим доказательствам эволюции относят
1) сходство зародышей
2) сходство функций некоторых органов
3) наличие хвоста у некоторых людей
4) общность происхождения органов
5) окаменелости растений и животных
6) наличие ушных мышц у человека и собаки
В2. К палеонтологическим данным и доказательствам эволюции относят
1) сходство трилобитов и современных членистоногих
2) плацентарность древних и современных млекопитающих
3) существование семенных папоротников и их окаме– нелостей
4) сравнение форм скелетов древних и современных людей
5) наличие многососковости у некоторых людей
6) трехслойность строения тела древних и современных животных
«Каковы результаты эволюции?» – Яндекс.Кью
Вымирание динозавров не связано с метеоритами. Максимум, это лишь слегка ускорило процесс.
Крупномасштабные изменения в биосфере шли ещё с середины мелового периода. Последовательно сменились растительный покров, фауна насекомых, мелкие насекомоядные животные, средний размерный класс… В итоге перемены накрыли и крупный размерный класс — архозавров, к которым принадлежали и группы, объединяемые под внесистематическим наименованием «динозавры».
Сначала появились покрытосеменные растения. Насекомые для них стали уже не врагом, который ими питался, а симбионтом-опылителем. Симбиоз растений с насекомыми резко изменил фауну последних: радикально поменялся видовой состав, численность их возросла. В итоге процветать начали мелкие насекомоядные животные, в первую очередь — ранние млекопитающие. Это привело к тому, что среди них появились более крупные формы: первые хищники, охотящиеся по ночам на других млекопитающих.
Ну, а потом вдруг оказалось, что детёныш динозавра с точки зрения хищника-млекопитающего — просто крупная глупая медлительная ящерица… Глупая — из-за малого мозга, медлительная — из-за нетеплокровности, да ещё и беззащитная — из-за того, что взрослые динозавры в тысячи раз больше своей молоди (родители скорее сами передавят детёнышей, чем защитят их от сравнимого с ними по размерам хищника).
При этом вылупляющиеся из яиц детёныши динозавров стать крупнее не могли: большее по размеру яйцо или раскололось бы под собственным весом, или имело бы такую толстую скорлупу, что детёныш не смог бы сквозь неё дышать.
В результате разнообразие динозавров к концу мелового периода стало сокращаться. Среди них стали появляться теплокровные формы — но они уже не могли быть гигантскими (энергии бы не хватило).
Астероид, таким образом, уже ничего не решал: вымирание холоднокровных гигантов было предрешено.
Мелкие теплокровные формы динозавров тогда не вымерли. Они были вытеснены млекопитающими позже из-за того, что имели менее совершенную систему терморегуляции. Удержались они только в среде, где энерговыделение тела всё равно очень большое и терморегуляция не имеет особого значения — в воздухе. Эта линия породила птиц.
Самый яркий результат эволюции- это адаптация организма к условиям среды.
В процессе адаптации у организма появляются новые признаки, повышающие приспособленность к среде обитания.
Появление адаптаций вызвало образование новых видов, затем новых родов, семейств, классов, типов и царств, когда бывшие родственные организмы все дальше отдалялись друг от друга при появлении новых признаков.
Макроэволюция это процесс образования новых родов, семейств, классов, типов и царств животных.
Она происходит на протяжении миллионов лет.
Макроэволюция рассматривается как результат множества микроэволюций.
Микроэволюция происходит на уровне отдельных популяций в течении короткого времени.
Ее можно наблюдать в течении человеческой жизни.
В результате нее образуются новый виды.
Микроэволюция происходит под воздействием таких факторов, как изоляция, дрейф генов, популяционные волны, комбинативная и мутационная изменчивость.
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
ЗакрытьЭволюция не преследует каких-либо целей или планов в создании сверхживотных или суперлюдей.
В ходе эволюции возникают сложно организованные организмы достаточно редко.
Наиболее распространенными в биосфере являются более простые, быстро приспосабливаемые организмы, к которым относятся бактерии, повсюду населяющие нашу планету.
Они быстро размножаются, мутируют и, следовательно, эволюционируют.
Прокариоты составляют более половины массы биосферы на Земле и имеют наибольшее видовое разнообразие
Адаптация является следствием естественного отбора.
Адаптация может привести как к появлению новой черты, так и к потере предковой черты.
Например, у человека на верхних конечностях появился большой палец для более удобного хватания, однако руки стали более слабыми конечностями и потеряли в длине.
Адаптация происходит посредством постепенного изменения структур.
У структур со схожим строением у родственных организмов могут быть разные функции как результат того, что предковые структуры адаптируются для выполнения разных функций.
Например, кости в крыльях летучих мышей гомологичны костям плавников дельфина, поскольку происходят от одних и тех же костей общего предка всех млекопитающих.
В ходе эволюции некоторые структуры могут терять свою основную функцию, становясь рудиментами.
У таких структур могут оставаться вторичные функции, либо они полностью утрачивают функциональность.
Примером рудиментов у человека являются зубы мудрости, копчик, аппендикс, а также физиологические реакции, такие как гусиная кожа и врождённые рефлексы.
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
ЗакрытьВзаимодействие между организмами может вызвать как конфликт, так и кооперацию.
Если взаимодействуют пары организмов, такие как паразит и его хозяин или хищник и жертва, то у них могут развиваться связанные адаптации.
Эволюция одного вида в таких парах вызывает эволюцию у другого вида, а это, в свою очередь, вызывает эволюцию первого вида.
Этот цикл носит название коэволюции.
Примером коэволюции может служить пара: гепард и газель.
Гепард ловит наиболее медленных особей, выживают наиболее быстрые, потомки которых также будут быстрее.
В свою очередь, гепарды, которые не могут ловить быстрых потомков вымирают с голоду, остаются быстрейшие.
Эволюция гепардов происходит параллельно эволюции газелей.
Один из случаев взаимовыгодного сотрудничества организмов как результат эволюции называют кооперация.
Например, однажды вступив в симбиоз с цианобактериями (водорослями), гифы гриба приспособились к совместному проживанию в виде лишайников.
Гифы гриба получают от водоросли органические вещества в виде отмерших клеток, а сами предоставляют сине- зеленым водорослям минеральные соли и воду.
Эволюция таких организмов идет совместно, они уже не могут существовать друг без друга.
Однако существует и кооперация между особями одного вида.
Общественные насекомые пчелы, термиты и муравьи разделили обязанности в пределах одной популяции: бесплодные насекомые кормят и охраняют небольшое количество способных к размножению особей.
Данное сотрудничество позволяет выживать большинству особей, способствует продолжению вида и дает преимущества перед более сильными одиночными насекомыми, например, осами.
Процесс образования новых видов- результат эволюции.
Видообразование можно наблюдать как в природе, так и в искусственно создавать виды в лаборатории.
Вид- это совокупность особей, которые могут скрещиваться в естественных условиях и давать плодовитое потомство.
Межвидовое скрещивание невозможно и прерывается природой в виде бесплодного потомства.
Пример неплодовитого потомства: мул — гибрид осла и лошади.
Каждый вид обладает определенными признаками, по которым можно выявить принадлежность организма к тому или иному виду.
Такие признаки называются критериями вида:
- морфологический критерий определяет внутреннее и внешнее строение
- физиолого- биохимический критерий показывает процессы работы органов и клеток
- этологический (поведенческий) критерий обуславливает поведение, особенно в момент размножения
- экологический критерий представляет совокупность факторов внешней среды, необходимых для жизни вида (температура, влажность, пища, конкуренты)
- географический критерий подразумевает ареал обитания или область распространения данного вида
- генетико- репродуктивный критерий говорит о единстве в строении и количестве хромосом, что позволяет организмам давать плодовитое потомство
У двух особей одного вида должны совпадать все, за исключением одного-двух, критерии вида.
Но у малярийного комара или у крыс существуют виды двойники.
Они морфологически друг от друга не отличаются, но имеют разное количество хромосом и поэтому не дают потомства.
Процесс видообразования происходит из- за различных факторов среды.
Существует четыре способа видообразования:
Аллопатрическое видообразование (от греч. allos — «другой», patris- «родина»)
Наиболее распространено среди животных.
Происходит в популяциях, оказавшихся в географической изоляции, например из-за разделения мест обитания или за счет миграций.
Естественный отбор в этих условиях очень быстро приводит к изменениям в строении и поведении организмов.
Отбор и дрейф генов действуют независимо в популяции, изолированной от остальной части вида. Постепенно это разделение может привести к появлению экологической изоляции (изменения в генах, поведении, времени размножения).
Перипатрическое видообразование (от греч. peri — «вокруг, около», patris- «родина»)
Происходит в случае изоляции небольшой популяции в новой окружающей среде.
В новой популяции происходит быстрое образование видов при близкородственном скрещивании и сохранение одинаковых признаков, что приводит к быстрым генетическим изменениям.
Парапатрическое видообразование (от греч. pаrа — «возле, вне», patris- «родина»)
Является следствием процессов, уменьшающих поток генов между популяциями, географической изоляции нет.
Данное видообразование происходит при резких изменениях условий окружающей среды.
Например, растения могут подвергаться данному видообразованию при загрязнении почв тяжелыми металлами, при этом происходят мутации в генах и образование устойчивых к загрязнению новых видов.
Изменяется время цветения растений и опыление становится невозможным, в конечном счете появляется репродуктивная изоляция.
Симпатрическое видообразование (от греч. sym — «вместе», patris- «родина»)
Происходит без изоляции и достаточно редко.
Это видообразование может произойти при гибридизации двух близких видов.
Обычно не встречается у животных, так как хромосомы разных родительских видов не могут конъюгировать во время мейоза, что приводит к бесплодности их гибридов.
Как например у мула, гибрида осла и кобылы.
Однако у растений подобная проблема решается полиплоидизацией, которая позволяет из хромосом одного родительского вида формировать пары связывающихся гомологичных хромосом при мейозе.
Вымирание- исчезновение всех представителей вида или рода.
Вымирания и видообразование происходят постоянно в течение всей истории Земли.
Множество видов, обитавших на Земле, вымерли, и, по мнению ученых, вымирание- судьба любого вида.
Вымирание происходит постоянно, но глобальные катастрофы влекут за собой массовое вымирание видов.
Современные темпы вымирания в 1000 раз выше, чем когда- либо.
К середине 21 века может исчезнуть до 30% видов благодаря деятельности человека и глобального изменения климата.
Причиной постоянного вымирания может быть конкуренция за ограниченные ресурсы или межвидовой отбор, в результате чего более приспособленный вид выживет, а менее приспособленный может исчезнуть с лица Земли.
Массовые вымирания неспецифическим образом уменьшают биоразнообразие, что может привести к всплескам быстрой эволюции и видообразования у выживших.
Результаты эволюции и её основные закономерности
- ГДЗ
- 1 Класс
- Окружающий мир
- 2 Класс
- Математика
- Английский язык
- Русский язык
- Немецкий язык
- Литература
- Окружающий мир
- 3 Класс
- Математика
- Английский язык
- Русский язык
- Немецкий язык
- Окружающий мир
- 4 Класс
- Математика
- Английский язык
- Русский язык
- Немецкий язык
- Окружающий мир
- 5 Класс
- Математика
- Английский язык
- Русский язык
- Немецкий язык
- Биология
- История
- География
- Литература
- Обществознание
- Человек и мир
- Технология
- Естествознание
- 6 Класс
- Математика
- Английский язык
- Русский язык
- Немецкий язык
- Биология
- История
- География
- Литература
- Обществознание
- Технология
- 7 Класс
- Английский язык
- Русский язык
- Алгебра
- Геометрия
6. Направления и пути эволюционного процесса
Учение о направлениях эволюционного процесса было разработано русским учёным А. Н. Северцовым.
Биологический прогресс — направление эволюции, характеризующееся повышением приспособленности систематической группы живых организмов к среде обитания.
Критерии биологического прогресса:
- увеличение численности особей;
- расширение ареала;
- увеличение числа таксонов (популяций, подвидов, видов и т. д.).
Биологический прогресс — это результат успеха систематической группы в борьбе за существование. Он обеспечивается появлением новых приспособлений, полезных в данной среде обитания. Организмы выживают и размножаются, что приводит к увеличению численности и освоению новых мест обитания. Возникают новые популяции. Они подвергаются действию разнонаправленного естественного отбора и постепенно превращаются в новые виды, виды — в роды, роды — в семейства и так далее. Происходит увеличение числа таксономических групп и их совершенствование.
В состоянии прогресса в настоящее время находятся многие сорняки (одуванчик, пырей, марь белая), вредители сельскохозяйственных культур (колорадский жук, фитофтора). Их прогресс связан с деятельностью человека.
Биологический прогресс достигается тремя путями: повышением организации и освоением новой среды обитания; приспособлением к новой среде и её заселением; понижением организации и освоением более простой среды.
Эволюционное изменение, ведущее к усложнению строения и функций организмов, повышающее общий уровень их организации, позволяющее освоить новую среду обитания — ароморфоз.
Ароморфозы привели к возникновению крупных систематических групп: типов, отделов, классов, некоторых отрядов.
Примеры ароморфозов у животных:
- двусторонняя симметрия тела;
- сквозной кишечник;
- трахейное дыхание у членистоногих;
- лёгочное дыхание у позвоночных;
- альвеолярные лёгкие;
- четырёхкамерное сердце;
- два круга кровообращения;
- теплокровность.
Примеры ароморфозов у растений:
- возникновение фотосинтеза;
- формирование тканей;
- возникновение листа, стебля, корня;
- появление семени;
- образование цветка и плода.
Эволюционное изменение, приспосабливающее организмы к конкретным условиям существования, но не повышающее общий уровень их организации — идиоадаптация (алломорфоз).
Идиоадаптации возникают на основе ароморфозов и позволяют систематической группе более полно заселить среду обитания. Приводят к возникновению видов, родов, семейств.
Примеры идиоадаптаций:
- разные типы листьев и стеблей у растений;
- разное строение цветков у растений;
- видоизменения побега растений;
- разные клювы у птиц;
- разная форма тела и окраска рыб;
- разные типы ротовых аппаратов насекомых.
Идиоадаптации ротовых органов насекомых
Упрощение строения организмов при переходе в более простую среду обитания — дегенерация.
Примеры общей дегенерации:
- упрощение нервной системы и органов чувств у паразитических червей;
- редукция пищеварительной системы у ленточных червей;
- редукция головы у двустворчатых моллюсков;
- исчезновение крыльев у некоторых паразитических насекомых;
- редукция листьев у паразитических растений.
Растение-паразит петров крест
Двустворчатый моллюск беззубка
Биологический регресс — направление эволюции, характеризующееся понижением приспособленности систематической группы живых организмов к среде обитания и её постепенным вымиранием.
Критерии биологического регресса:
- снижение численности особей в систематических группах;
- сужение ареала;
- уменьшение числа таксонов (популяций, подвидов, видов и т. д.).
Виды, находящиеся в состоянии регресса, нуждаются в охране и занесены в Красную книгу. Это уссурийский тигр, бурый и гималайский медведи, чёрный аист, венерин башмачок, женьшень и многие другие.
эволюция человека | Этапы и сроки
Эволюция человека , процесс, посредством которого люди развивались на Земле от вымерших ныне приматов. С точки зрения зоологии, мы, люди, являемся Homo sapiens , культурно-ориентированным видом, который живет на земле и, скорее всего, впервые появился в Африке около 315 000 лет назад. В настоящее время мы являемся единственными живыми членами того, что многие зоологи называют человеческим племенем, гоминини, но существует множество ископаемых свидетельств того, что нам предшествовали миллионы лет другие гоминины, такие как Ardipithecus , Australopithecus , и другие виды Homo , и что наш вид также жил некоторое время одновременно по крайней мере с одним другим представителем нашего рода, H.neanderthalensis (неандертальцы). Кроме того, мы и наши предшественники всегда делили Землю с другими обезьяноподобными приматами, от современной гориллы до давно вымершего Dryopithecus . То, что мы и вымершие гоминины так или иначе связаны между собой, и что мы и обезьяны, как живые, так и вымершие, так или иначе связаны, признается антропологами и биологами повсюду. И все же точный характер наших эволюционных отношений стал предметом споров и исследований, поскольку великий британский натуралист Чарльз Дарвин опубликовал свои монументальные книги «О происхождении видов» (1859) и «Происхождение человека» (1871).Дарвин никогда не утверждал, как утверждали некоторые из его современников-викторианцев, что «человек произошел от обезьян», и современные ученые будут рассматривать такое утверждение как бесполезное упрощение — так же, как они отвергали бы любые популярные представления о том, что определенный вымерший вид это «недостающее звено» между людьми и обезьянами. Однако теоретически существует общий предок, существовавший миллионы лет назад. Этот родовой вид не является «недостающим звеном» вдоль линии, а скорее узлом расхождения в отдельные линии.Этот древний примат не был идентифицирован и, возможно, никогда не будет известен наверняка, потому что ископаемые отношения неясны даже в пределах человеческой линии, которая более поздняя. Фактически, человеческое «генеалогическое древо» может быть лучше описано как «семейный куст», в рамках которого невозможно соединить полный хронологический ряд видов, что приводит к Homo sapiens , с которыми могут согласиться эксперты.
человеческое происхождение Художник изображает пять видов человеческого происхождения. Encyclopædia Britannica, Inc.Основные вопросы
Что такое человек?
Люди являются культурными приматами, относящимися к роду Homo , особенно к виду Homo sapiens . Они анатомически похожи и связаны с великими обезьянами (орангутангами, шимпанзе, бонобо и гориллами), но отличаются более развитым мозгом, который допускает способность произносить речь и абстрактные рассуждения. Люди демонстрируют заметную прямую посадку тела, что освобождает руки для использования в качестве манипулятивных членов.
Когда люди эволюционировали?
Ответ на этот вопрос сложен, поскольку у палеонтологов есть только частичная информация о том, что произошло, когда. До сих пор ученые не смогли обнаружить внезапный «момент» эволюции для любого вида, но они могут вывести эволюционные указатели, которые помогают сформировать наше понимание появления людей. Имеются убедительные доказательства того, что в Африке от 6 до 7 миллионов лет назад происхождение человеческих обезьян (орангутанов, шимпанзе, бонобо и горилл) происходило в Африке от происхождения человека.Свидетельство изготовления инструмента датируется около 3,3 миллиона лет назад в Кении. Тем не менее, возраст самых старых останков рода Homo моложе этой технологической вехи, датируемой примерно 2,8–2,75 млн. Лет назад в Эфиопии. Самые старые известные останки года Homo sapiens — коллекция фрагментов черепа, полная челюстная кость и каменные орудия — датируются примерно 315 000 лет назад.
Разве люди произошли от обезьян?
Нет. Люди — это один из нескольких видов живых обезьян.Люди развивались вместе с орангутангами, шимпанзе, бонобо и гориллами. Все они имеют общего предка около 7 миллионов лет назад.
Неандертальцы классифицируются как люди?
Да. Неандертальцы ( Homo neanderthalensis ) были архаичными людьми, которые появились по крайней мере 200 000 лет назад и вымерли, возможно, между 35 000 и 24 000 лет назад. Они производили и использовали инструменты (в том числе лезвия, шило и инструменты для заточки), разработали разговорный язык и создали богатую культуру, которая включала в себя изготовление очага, традиционную медицину и погребение их мертвых.Неандертальцы также создали искусство; доказательства показывают, что некоторые из них окрашены естественными пигментами. В конце концов, неандертальцы, вероятно, были заменены современными людьми ( H. sapiens ), но не раньше, чем некоторые представители этих видов разводились друг с другом, где их ареалы перекрывались.
Основным ресурсом для детализации пути человеческой эволюции всегда будут ископаемые образцы. Конечно, обнаружение окаменелостей в Африке и Евразии указывает на то, что, в отличие от сегодняшнего дня, более одной разновидности нашего семейства жили одновременно в течение большей части истории человечества.Можно точно описать природу конкретных ископаемых образцов и видов, а также место, где они были обнаружены, и период времени, в течение которого они жили; но вопросы о том, как виды жили и почему они могли либо вымирать, либо эволюционировать в другие виды, могут быть решены только путем разработки сценариев, хотя и научно обоснованных. Эти сценарии основаны на контекстной информации, полученной из мест, где были собраны ископаемые. При разработке таких сценариев и заполнении человеческого семейного куста исследователи должны консультироваться с большим и разнообразным множеством окаменелостей, а также они должны использовать усовершенствованные методы и записи раскопок, методы геохимического датирования и данные из других специализированных областей, таких как генетика, экология и палеоэкология и этология (поведение животных) — словом, все инструменты междисциплинарной науки палеоантропологии.
эволюционные пути человека Возможные пути в эволюции человеческого происхождения. Encyclopædia Britannica, Inc.Эта статья посвящена обсуждению широкой карьеры человеческого племени, начиная с его вероятного начала миллионы лет назад в эпоху миоцена (от 23 миллионов до 5,3 миллиона лет назад [миа]) и заканчивая развитием инструмента и символически структурированная современная человеческая культура только десятки тысяч лет назад, во время геологически недавней эпохи плейстоцена (около 2.От 6 миллионов до 11700 лет назад). Особое внимание уделяется ископаемым свидетельствам этой истории и основным моделям эволюции, которые получили наибольшее доверие в научном сообществе. См. в статье Эволюция статьи для полного объяснения эволюционной теории, включая ее основных сторонников как до, так и после Дарвина, ее пробуждение как сопротивления, так и принятия в обществе, а также научные инструменты, используемые для исследования теории и доказательства ее обоснованности.
Эволюция
В биологии эволюция — это изменение унаследованных черт населения от поколения к поколению.
Эти признаки являются выражением генов, которые копируются и передаются потомству во время размножения.
Мутации в этих генах могут создавать новые или измененные признаки, что приводит к наследственным различиям (генетическим изменениям) между организмами.
Новые признаки также могут быть связаны с переносом генов между популяциями, как при миграции, или между видами при горизонтальной передаче генов.
Эволюция происходит, когда эти наследственные различия становятся более распространенными или редкими в популяции, либо неслучайно в результате естественного отбора, либо случайно в результате генетического дрейфа.
Естественный отбор — это процесс, который приводит к тому, что наследственные признаки, которые помогают выживанию и размножению, становятся более распространенными, а вредные признаки — более редкими.
Это происходит потому, что организмы с полезными признаками передают больше копий этих наследственных признаков следующему поколению.
В течение многих поколений адаптации происходят посредством сочетания последовательных, небольших, случайных изменений признаков и естественного отбора тех вариантов, которые лучше всего подходят для их среды.
Напротив, генетический дрейф производит случайные изменения в частоте признаков в популяции.
Генетический дрейф возникает из роли, которую случайность играет в том, выживет ли и размножится ли данный человек.
Одним из определений вида является группа организмов, которые могут размножаться друг с другом и производить плодовитое потомство.
Однако, когда вид разделяется на популяции, которые не могут скрещиваться, мутации, генетический дрейф и выбор новых признаков вызывают накопление различий между поколениями и появление новых видов.
Сходство между организмами предполагает, что все известные виды произошли от общего предка (или генофонда предков) в процессе постепенного расхождения.
Теория эволюции путем естественного отбора была предложена примерно одновременно Чарльзом Дарвином и Альфредом Расселом Уоллесом и подробно изложена в книге Дарвина «О происхождении видов» 1859 года.
В 1930-х годах дарвиновский естественный отбор был объединен с менделевским наследием, чтобы сформировать современный эволюционный синтез, в котором была установлена связь между единицами эволюции (генами) и механизмом эволюции (естественным отбором).
Эта мощная объяснительная и прогностическая теория стала центральным организующим принципом современной биологии, предоставляя объединяющее объяснение разнообразия жизни на Земле.
,Эволюция теории эволюции
«Я сам убежден, что теория эволюции, особенно в той степени, в которой она была применена, станет одной из величайших шуток в книгах по истории будущего. Потомство поразится тому, что столь невероятная и сомнительная гипотеза может быть принята с невероятной доверчивостью ».
Эти популярные слова сказал Малкольм Маггеридж. Английский журналист мало что знал о том, что теория Дарвина эволюции продолжит приобретать со временем нечто большее, чем просто «доверие».
Доминирующая основа теории эволюции Чарльза Дарвина заключается в том, что все виды так или иначе связаны между собой и имеют тенденцию постепенно изменяться в течение определенного периода времени. Эта теория охватывает широко принятый и устоявшийся научный взгляд в XXI веке на то, что жизнь на Земле органически изменилась со временем.
СВЯЗАННЫЕ: ГОРОДСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ: КАК ПРИРОДНАЯ ЖИЗНЬ ПРИНИМАЕТСЯ К ГОРОДАМ ЧЕЛОВЕКА
Что такое история теории эволюции?
Каждый 12 февраля мы отмечаем День Дарвина.Зачем? Это дата его рождения, а также потому, что он считается отцом теории эволюции в дополнение к «патеру» биологии.
По этой причине во всем мире тысячи учреждений и частных лиц делают что-то, чтобы отпраздновать невероятную работу этого натуралиста сотни лет назад. По этой причине сегодня давайте разберемся в теории эволюции с этим простым руководством!
Источник: Ян Вилимек / Wikimedia CommonsТеория эволюции — это то, как корпус известен, т.е.набор научных знаний и доказательств, объясняющих феномен биологической эволюции. Это объясняет, что все живые существа не просто появляются из воздуха и что они имеют происхождение, и они постепенно меняются со временем.
Иногда эти изменения вызывают появление двух разных видов из одного и того же живого существа или предка. Эти два вида в этом контексте достаточно различны, так что их можно различить по отдельности без каких-либо сомнений.
Постепенные изменения в этих живых существах известны как эволюция, потому что живое существо меняется к становлению чем-то другим.
Эволюция опосредована тем, что обычно называют «естественным отбором», хотя этот термин очень расплывчатый. Правильный термин — избирательное давление.
Это объясняет, что все живые существа происходят откуда-то и продолжают меняться со временем. Этот термин понимается как фактор, который «влияет» на эти изменения в одном направлении.
Например, сухость пустыни заставит все виды иметь большую устойчивость к обезвоживанию, в то время как менее приспособленные из них умрут и будут потеряны в истории.Эволюционные изменения, как мы уже можем сделать вывод, обычно являются адаптивными, что подразумевает, что это все о выживании сильнейших .
Наиболее приспособленные приспосабливаются к изменениям, в то время как другие отмирают. Теория эволюции не проста и сильно выросла за всю историю биологии.
Сегодня эта тема настолько обширна и обширна, что ее отдельные разделы подробно изучаются. В дополнение к этому, некоторые специалисты посвящены исключительно пониманию очень специфических частей теории Дарвина.
Когда появилась теория эволюции?
Происхождение теории эволюции имеет конкретную дату, и это публикация книги «Происхождение видов» самого Чарльза Дарвина. Хотя в действительности идея эволюции и несколько связанных с ней концепций прослеживаются гораздо раньше, правда состоит в том, что спорная публикация его книги вызвала реакцию, которой нет равных.
По сей день эта книга четко устанавливает основы, вокруг которых вращаются основные «аксиомы» биологии.И это произошло 24 ноября 1859 года.
В нем Дарвин объяснил свою гипотезу (продемонстрированную позже) о том, как эволюционируют виды живых существ и как естественный отбор (и избирательное давление) толкают эти изменения.
Где была создана теория эволюции?
Хотя «Происхождение видов» было опубликовано в Англии, правда состоит в том, что возникновение теории эволюции было разработано гораздо раньше. Историки помещают этот момент в путешествия Дарвина на борту «Бигля», британского исследователя брига.
Во время его второй миссии к команде присоединился молодой Дарвин, чье образование и интерес к геологии и природе, а также к некоторым семейным проблемам открыли дверь в его проход. Во время своих кругосветных путешествий (буквально), которые длились пять лет, Дарвин действовал как натуралист (классическая концепция биологии), собирая все виды информации для английской империи и команды.
Таким образом, во время переправы он натолкнулся на несколько островов и их виды. Их модификации и характеристики, а также их геологические знания и влияние нескольких знакомых внушали ему мысль об эволюции живых существ.
Особенно поразителен случай с вьюрками Галапагосских островов в его книге. Тем не менее, потребовалось несколько десятилетий, чтобы развить идею, что, наконец, не без многих дилемм и некоторой трагедии, что привело к «Происхождению видов», зародышу теории эволюции.
Кто предложил теорию эволюции?
Что ж, на данный момент очевидно, что отцом теории эволюции был Чарльз Дарвин. Это то, что мы видели до сих пор.
СВЯЗАННЫЕ: КВАНТОВАЯ БИОЛОГИЯ: ПРИЗРАЧНАЯ, ТАИНСТВЕННАЯ И ОСНОВНАЯ ДЛЯ ЖИЗНИ САМА
Но теория не только из-за него и, тем более, из-за его нынешнего состояния.Переходя к некоторым классикам, было бы непростительно не назвать Альфреда Рассела Уоллеса, натуралиста и географа, а также исследователя, очень похожего по духу на Дарвина.
Его более скромное положение, чем у Чарльза, вероятно, поставило его на несколько шагов позади отца теории эволюции. Однако сам Уоллес пришел к выводам, похожим на выводы Дарвина, еще до того, как он это сделал.
Это было письмо от него, которое в итоге поставило идеи в голову самого известного натуралиста в истории.
Заключительные слова
Независимо от того, кто придумал теорию эволюции, нельзя утверждать, что сегодня это простое понятие все эти годы назад превратилось в нечто, имеющее огромное доверие.
Визуальное руководство по стратегиям эволюции
Выживание сильнейшего.
В этом посте я объясняю, как стратегии развития (ES) работают с помощью нескольких наглядных примеров. Я стараюсь держать уравнения легкими и даю ссылки на оригинальные статьи, если читатель хочет понять больше деталей. Это первый пост из серии статей, в которых я планирую показать, как применять эти алгоритмы к ряду задач — от MNIST, OpenAI Gym, Roboschool до PyBullet.
Введение
Модели нейронных сетей отличаются высокой выразительностью и гибкостью, и если нам удастся найти подходящий набор параметров модели, мы сможем использовать нейронные сети для решения многих сложных задач. Успех глубокого обучения в значительной степени обусловлен способностью использовать алгоритм обратного распространения для эффективного расчета градиента целевой функции по каждому параметру модели. С помощью этих градиентов мы можем эффективно осуществлять поиск в пространстве параметров, чтобы найти решение, которое зачастую является достаточно хорошим для нашей нейронной сети для выполнения сложных задач.
Однако существует много проблем, когда алгоритм обратного распространения не может быть использован. Например, в задачах обучения с подкреплением (RL) мы также можем обучить нейронную сеть принимать решения для выполнения последовательности действий для выполнения некоторой задачи в среде. Тем не менее, нетривиально оценить градиент сигналов вознаграждения, подаваемых агенту в будущем действию, выполняемому агентом прямо сейчас, особенно если вознаграждение будет реализовано много раз в будущем. Даже если мы сможем рассчитать точные градиенты, существует также проблема застрять в локальном оптимуме, который существует много для задач RL.
Застрял в локальном оптимуме.Целая область в RL посвящена изучению этой проблемы присвоения кредита, и за последние годы был достигнут значительный прогресс. Однако присвоение кредита все еще затруднено, когда сигналы вознаграждения редки. В реальном мире вознаграждения могут быть редкими и шумными. Иногда нам дают только одну награду, например, проверку бонусов в конце года, и в зависимости от нашего работодателя может быть трудно точно определить, почему она такая низкая.Для этих проблем вместо того, чтобы полагаться на очень шумную и, возможно, бессмысленную оценку градиента будущего для нашей политики, мы могли бы просто проигнорировать любую информацию о градиенте и попытаться использовать методы оптимизации черного ящика, такие как генетические алгоритмы (GA) или ES.
OpenAI опубликовал статью под названием «Стратегии эволюции как масштабируемая альтернатива обучению с подкреплением», в которой было показано, что стратегии эволюции, хотя и являются менее эффективными в отношении данных, чем RL, дают много преимуществ. Возможность отказаться от расчета градиента позволяет более эффективно оценивать такие алгоритмы.Также легко распределить вычисления для алгоритма ES на тысячи машин для параллельных вычислений. Много раз запустив алгоритм с нуля, они также показали, что политики, обнаруженные с использованием ES, имеют тенденцию быть более разнообразными по сравнению с политиками, обнаруженными алгоритмами RL.
Я хотел бы отметить, что даже для проблемы идентификации модели машинного обучения, такой как проектирование архитектуры нейронной сети, мы не можем напрямую вычислять градиенты. Пока RL, Evolution, GA и т. Д., может применяться для поиска в пространстве модельных архитектур, в этом посте я остановлюсь только на применении этих алгоритмов для поиска параметров заранее определенной модели.
Что такое стратегия эволюции?
Двумерная функция Растригина имеет множество локальных оптимумов (Источник: Википедия ).
На диаграммах ниже показаны нисходящие графики сдвинутых функций 2D Шаффера и Растригина, двух из нескольких простых игрушечных задач, используемых для тестирования алгоритмов непрерывной оптимизации черного ящика.Более светлые области графиков представляют более высокие значения. Как видите, в этой функции много локальных оптимумов. Наша работа состоит в том, чтобы найти набор параметров модели , который максимально приближен к глобальному максимуму.
Schaffer-2D Функция | Растригин-2D Функция |
Хотя существует множество определений стратегий эволюции, мы можем определить стратегию эволюции как алгоритм, который предоставляет пользователю набор возможных решений для оценки проблемы.Оценка основана на целевой функции , которая принимает данное решение и возвращает одно значение пригодности . Основываясь на результатах пригодности текущих решений, алгоритм затем создаст следующее поколение возможных решений, которые с большей вероятностью дадут даже лучшие результаты, чем текущее поколение. Итеративный процесс остановится, как только наилучшее известное решение удовлетворит пользователя.
Учитывая алгоритм стратегии развития под названием EvolutionStrategy
, мы можем использовать его следующим образом:
решатель = EvolutionStrategy ()
, в то время как True:
# попросите ES предоставить нам набор возможных решений
solutions = solver.ask ()
# создать массив для хранения результатов фитнеса.
fitness_list = np.zeros (solver.popsize)
# оценить пригодность для каждого решения.
для i в диапазоне (solver.popsize):
fitness_list [i] = оценить (решения [i])
# вернуть список результатов по фитнесу обратно в ES
solver.tell (fitness_list)
# получить лучший параметр, фитнес от ES
best_solution, best_fitness = решатель.результат ()
, если best_fitness> MY_REQUIRED_FITNESS:
перерыв
Хотя численность населения обычно поддерживается постоянной для каждого поколения, в этом нет необходимости. ES может генерировать столько подходящих решений, сколько мы хотим, потому что решения, созданные ES, — это выборок, из распределения, параметры которого обновляются ES при каждом поколении. Я объясню этот процесс выборки на примере простой стратегии эволюции.
Простая стратегия эволюции
Одна из самых простых стратегий эволюции, которую мы можем себе представить, — это просто выборка набора решений из нормального распределения со средним и фиксированным стандартным отклонением. В нашей 2D задаче и. Первоначально, устанавливается в начале координат. После того, как результаты пригодности оценены, мы выбираем лучшее решение в населении, и пробуем следующее поколение решений вокруг этого нового среднего значения. Вот как алгоритм ведет себя более 20 поколений по двум упомянутым ранее проблемам:
На приведенной выше визуализации зеленая точка указывает среднее значение распределения для каждого поколения, синие точки — выборочные решения, а красная точка — лучшее решение, найденное на сегодняшний день нашим алгоритмом.
Этот простой алгоритм обычно работает только для простых задач. Учитывая его жадный характер, он отбрасывает все, кроме наилучшего решения, и может быть склонен застрять в локальном оптимуме для более сложных проблем. Было бы полезно отобрать следующее поколение из распределения вероятностей, которое представляет более разнообразный набор идей, а не просто из лучшего решения из текущего поколения.
Простой генетический алгоритм
Один из самых старых алгоритмов оптимизации черного ящика — это генетический алгоритм.Существует множество вариаций с разной степенью сложности, но я проиллюстрирую самую простую версию здесь.
Идея довольно проста: оставьте только 10% наиболее эффективных решений в текущем поколении, и пусть остальная часть населения погибнет. В следующем поколении выборка нового решения означает случайный выбор двух решений из оставшихся в живых предыдущего поколения и рекомбинацию их параметров для формирования нового решения. Этот процесс рекомбинации кроссовера использует бросок монеты, чтобы определить, от какого родителя взять каждый параметр.В случае с нашей функцией 2D-игрушки наше новое решение может наследоваться или от одного из родителей с вероятностью 50%. Гауссовский шум с фиксированным стандартным отклонением также будет вводиться в каждое новое решение после этого процесса рекомбинации.
На рисунке выше показано, как работает простой генетический алгоритм. Зеленые точки представляют представителей элитного населения предыдущего поколения, синие точки — это потомки, формирующие набор возможных решений, а красная точка — лучшее решение.
Генетические алгоритмы помогают разнообразить, отслеживая разнообразный набор возможных решений для воспроизведения следующего поколения. Однако на практике большинство решений в выжившем населении элиты имеют тенденцию сходиться к локальному оптимуму с течением времени. Существуют более сложные вариации GA, такие как CoSyNe, ESP и NEAT, где идея состоит в том, чтобы объединить похожие решения в популяции вместе в разные виды, чтобы сохранить лучшее разнообразие во времени.
Ковариационно-матричная стратегия эволюции адаптации (CMA-ES)
Недостатком Simple ES и Simple GA является то, что наш параметр шума стандартного отклонения является фиксированным.Есть моменты, когда мы хотим исследовать больше и увеличивать стандартное отклонение нашего пространства поиска, и бывают случаи, когда мы уверены, что близки к хорошей оптимуме и просто хотим точно настроить решение. Мы в основном хотим, чтобы наш процесс поиска вел себя так:
Удивительно, не правда ли? Процесс поиска, показанный на рисунке выше, производится Covariance-Matrix Adaptation Evolution Strategy (CMA-ES).CMA-ES — алгоритм, который может принимать результаты каждого поколения и адаптивно увеличивать или уменьшать пространство поиска для следующего поколения. Он не только адаптируется к средним и сигма-параметрам, но и рассчитает всю ковариационную матрицу пространства параметров. В каждом поколении CMA-ES предоставляет параметры многовариантного нормального распределения для выборочных решений. Так как он знает, как увеличить или уменьшить пространство поиска?
Прежде чем мы обсудим его методологию, давайте рассмотрим, как оценивать ковариационную матрицу.Это будет важно для понимания методологии CMA-ES в дальнейшем. Если мы хотим оценить ковариационную матрицу всей нашей выборки p
.
Leave A Comment