Behavioral Program Synthesis with Genetic Programming

ویرایش: 1 
نویسندگان: Krzysztof Krawiec (auth.)  
سری: Studies in Computational Intelligence 618 
ISBN (شابک) : 9783319275635, 9783319275659 
ناشر: Springer International Publishing 
سال نشر: 2016 
تعداد صفحات: 185 
زبان: English 
فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود) 
حجم فایل: 3 مگابایت 

قیمت کتاب (تومان) : 42,000



برنامه نویسی ژنتیکی (GP) یک روش اکتشافی رایج برای سنتز برنامه است که منشأ آن در محاسبات تکاملی است. در این رویکرد تولید و آزمایش، برنامه های نامزد به صورت تکراری تولید و ارزیابی می شوند. دومی شامل اجرای برنامه‌ها روی تست‌ها می‌شود، جایی که آنها رفتارهای پیچیده‌ای را نشان می‌دهند که در تغییرات متغیرها، ثبات‌ها یا حافظه منعکس می‌شوند. این رفتار نه تنها در نهایت خروجی برنامه را تعیین می‌کند، بلکه ممکن است «کیفیت‌های پنهان» و ویژگی‌های مهم مسئله سنتز در نظر گرفته شده را نیز آشکار کند. با این حال، پزشک عمومی معمولی از بسیاری از این اطلاعات غافل است و معمولاً فقط به تعداد آزمایشات گذرانده شده توسط یک برنامه اهمیت می دهد. این «گلوگاه ارزیابی» باعث می‌شود الگوریتم جستجو در مورد کیفیت‌های واقعی و بالقوه برنامه‌های کاندید اطلاعات کافی نداشته باشد.

این کتاب ترکیب برنامه‌های رفتاری را پیشنهاد می‌کند، چارچوبی مفهومی که GP را به اطلاعات دقیق در مورد رفتار برنامه در به منظور کارآمدتر ساختن ترکیب برنامه. چندین مکانیسم موجود و جدید که به میزان متفاوتی در آن دیدگاه مشترک هستند، ارائه و مورد بحث قرار می‌گیرند، از جمله به اشتراک گذاری تناسب ضمنی، GP معنایی، حل‌پذیری مشترک، تجزیه و تحلیل همگرایی ردیابی، ترکیب برنامه هدایت‌شده با الگو، و آرشیو رفتاری زیربرنامه‌ها. این چارچوب شامل چندین مفهوم است که برای GP جدید هستند، از جمله رکورد اجرا، ردیابی ترکیبی، و محرک جستجو، تعمیم تابع هدف. شواهد تجربی جمع آوری شده در چندین آزمایش ارائه شده به وضوح سودمندی رویکرد رفتاری را نشان می دهد. این کتاب همچنین شامل بحث گسترده ای در مورد مفاهیم دیدگاه رفتاری برای ترکیب برنامه و فراتر از آن است.

Genetic programming (GP) is a popular heuristic methodology of program synthesis with origins in evolutionary computation. In this generate-and-test approach, candidate programs are iteratively produced and evaluated. The latter involves running programs on tests, where they exhibit complex behaviors reflected in changes of variables, registers, or memory. That behavior not only ultimately determines program output, but may also reveal its `hidden qualities' and important characteristics of the considered synthesis problem. However, the conventional GP is oblivious to most of that information and usually cares only about the number of tests passed by a program. This `evaluation bottleneck' leaves search algorithm underinformed about the actual and potential qualities of candidate programs.

This book proposes behavioral program synthesis, a conceptual framework that opens GP to detailed information on program behavior in order to make program synthesis more efficient. Several existing and novel mechanisms subscribing to that perspective to varying extent are presented and discussed, including implicit fitness sharing, semantic GP, co-solvability, trace convergence analysis, pattern-guided program synthesis, and behavioral archives of subprograms. The framework involves several concepts that are new to GP, including execution record, combined trace, and search driver, a generalization of objective function. Empirical evidence gathered in several presented experiments clearly demonstrates the usefulness of behavioral approach. The book contains also an extensive discussion of implications of the behavioral perspective for program synthesis and beyond.

Front Matter....Pages I-XXI
Program synthesis....Pages 1-19
Limitations of conventional program evaluation....Pages 21-34
The framework of behavioral program synthesis....Pages 35-41
Behavioral assessment of test difficulty....Pages 43-54
Semantic Genetic Programming....Pages 55-66
Synthesizing programs with consistent execution traces....Pages 67-75
Pattern-guided program synthesis....Pages 77-88
Behavioral code reuse....Pages 89-95
Search drivers....Pages 97-118
Experimental assessment of search drivers....Pages 119-132
Implications of the behavioral perspective....Pages 133-141
Future perspectives....Pages 143-147
Back Matter....Pages 149-172