從互動(dòng)式遺傳規(guī)劃探索個(gè)人圖形偏好的形成

1、從互動(dòng)式遺傳規(guī)劃探索個(gè)人圖形偏好的形成INVESTIGATE PERSONAL PREFERENCE OF THE IMAGE BY INTERACTIVE GENETIC PROGRAMMING洪朝富、徐立傑、林宏憲真理大學(xué)資管系E-Mail: .tw摘要認(rèn)知心理學(xué)是一門探討心智事件的科學(xué)，人類在學(xué)習(xí)新東西時(shí)，腦中的運(yùn)作歷程，是人類學(xué)習(xí)的關(guān)鍵因素，這個(gè)歷程也是認(rèn)知心理學(xué)研究的範(fàn)圍。個(gè)人有其獨(dú)特的認(rèn)知模型和評(píng)斷標(biāo)準(zhǔn)，知識(shí)及偏好形成的結(jié)構(gòu)，會(huì)因個(gè)體的認(rèn)知差異而有所不同，個(gè)人在評(píng)斷事物的滿意度和形成的過程中因而也有所差別。本研究的目的在探討使用者的圖像偏好形成過

2、程，我們嘗試以圖像在腦海中形成心像方式，模擬心理發(fā)展、學(xué)習(xí)的模型，藉助電腦呈現(xiàn)的圖像與測(cè)試者互動(dòng)，逐漸產(chǎn)生個(gè)人的偏好模型，經(jīng)由計(jì)算可以測(cè)得測(cè)試者偏好圖像模型的複雜度、層數(shù)等數(shù)據(jù)，說明測(cè)試者圖像模型形成和心像反應(yīng)的實(shí)際狀況。電腦屏幕上呈現(xiàn)的圖像，是以互動(dòng)式遺傳規(guī)劃演算方法，演化產(chǎn)生樹狀結(jié)構(gòu)圖像，而測(cè)試者選取的圖像都將與系統(tǒng)互動(dòng)，再次產(chǎn)生新一代的新圖像，測(cè)試者再加以評(píng)選。反覆著過程，最後得到個(gè)別測(cè)試者偏好圖像模型的最適範(fàn)圍與偏好圖形。測(cè)試者每一次評(píng)選經(jīng)由程式計(jì)算，將每一代生存率高的樹留下來，並且進(jìn)行基因演化操作，好的基因類型（pattern）會(huì)保留至下一代，不好的會(huì)被淘汰，直到產(chǎn)生較佳的物種為止。

3、在本研究中測(cè)試者扮演著天擇的角色，整個(gè)評(píng)選決策選擇的過程，最後再將分析以說明個(gè)人偏好的演化形成模式。關(guān)鍵詞：互動(dòng)式遺傳規(guī)劃、個(gè)人偏好ABSTRACTThe tree structure is evaluated by interactive gp method (reproduction、crossover、mutation). After the evaluation the best tree group will dominate the tree population, but the unlike tree structure will be destroyed in the eva

4、luation. This kind evolutional process will continue until the tree structure is not change, then system will stop interact with the user. From these interaction the test time-serial data will be collected into the data base, we can analyze these data to understand when the users will makes a decisi

5、on. It is means that he/she works like a god to decide which tree can survive. It can help us to create his/her decision model. The final data also point out his/her preference.Keywords: Interactive Genetic Programming, Personal Preference壹、緒論食、衣、住、行、育、樂每個(gè)人都有所好，這些偏好是如何形成的？這是一個(gè)非常有趣的問題，本文從基因演化互動(dòng)操作的觀點(diǎn)，

6、來探討圖形偏好的形成。一、研究動(dòng)機(jī)傳統(tǒng)的心理學(xué)研究，要測(cè)量一個(gè)人心中所想的事物，必須透過一些測(cè)驗(yàn)、問卷等方法，將多數(shù)人的反應(yīng)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析，來解釋一群人的某種心理反應(yīng)。然而這也只能推測(cè)出個(gè)人心裡所想的一部份，並不能明確代表個(gè)人心中所想的全部。個(gè)人是一個(gè)複雜的有機(jī)體，也充滿了各種喜、怒、哀、樂、愛、惡、欲的偏好和慾望，這些偏好和慾望的形成，一方面固然與成長(zhǎng)發(fā)展有關(guān)，一方面也是不斷學(xué)習(xí)的結(jié)果。成長(zhǎng)、發(fā)展與學(xué)習(xí)是個(gè)體不斷與外在環(huán)境產(chǎn)生互動(dòng)和調(diào)適，認(rèn)知結(jié)構(gòu)不斷重組和改變，這也就是心理學(xué)中的認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論。發(fā)展與學(xué)習(xí)過程也非常類似物種的基因在環(huán)境限制下為了生存而演化，不斷演化調(diào)適而形成最適應(yīng)的有機(jī)體。本研究

7、捨棄一般心理學(xué)中慣用的測(cè)驗(yàn)、問卷方法，類似物種的基因演化方法、演化的學(xué)習(xí)歷程，來測(cè)試個(gè)人對(duì)於圖形偏好的形成過程?；蜓莼膶W(xué)習(xí)歷程，是以基因操作方法的電腦程式，模擬呈現(xiàn)出各式圖形，供受試者選擇偏好的圖形，經(jīng)由與電腦圖形的不斷互動(dòng)，最終取得受試偏好的基模，再加以分析觀察個(gè)人對(duì)圖形偏好的形成。二、研究目的本研究的目的之一，在建構(gòu)一個(gè)能與個(gè)人互動(dòng)的電腦圖形操作環(huán)境，以檢測(cè)個(gè)人對(duì)於圖形偏好的形成過程。其次，目前有關(guān)基因演化理論，已有許多與基因演算（GA Genetic Algorithms）、互動(dòng)式遺傳演算（IGA Interactive Genetic Algorithms）及遺傳規(guī)劃 （GP Ge

8、netic Programming）的相關(guān)研究，而與互動(dòng)式遺傳規(guī)劃 （IGP Interactive Genetic Programming）的相關(guān)研究，則相當(dāng)缺少，所以將採用IGP演算方法來作為搜尋偏好的一個(gè)方法。在這個(gè)研究中，我們經(jīng)由IGP與GA、IGA及GP異同的比較。第三建立一種新的圖形偏好研究方法，能夠準(zhǔn)確的測(cè)試出個(gè)人圖形偏好。有關(guān)圖形偏好的研究目前非常缺乏。貳、文獻(xiàn)探討心理學(xué)是研究人類行為與心理的學(xué)門，圖形偏好是人類行為的一種，因此有必要對(duì)心理學(xué)已有的圖形偏好相關(guān)研究作一檢視，有助於我們對(duì)圖形偏好形成過程獲得初步了解。我們首先檢視了行為主義心理學(xué)家柏里（Berlyne , D. E

9、.，1972） 的激發(fā)（Arousal）理論，對(duì)圖形的好奇心與探索行為 (Curiosity And Exploration) 的開創(chuàng)性研究，他的研究採取傳統(tǒng)的心理學(xué)測(cè)試方法，受試者只是被動(dòng)的提供答案，在過程中無法與測(cè)試圖形產(chǎn)生互動(dòng)。其次圖形偏好的形成也是心理學(xué)中訊息處理的系統(tǒng)過程，訊息由初始接受然後產(chǎn)生選擇性知覺，經(jīng)由工作記憶、儲(chǔ)存及長(zhǎng)期記憶、提取、及控制歷程至反應(yīng)形成到達(dá)反應(yīng)器，而完成訊息處理。圖形偏好也可以視為一種訊息，圖形偏好的形成也和訊息處理的心理學(xué)理論有密切關(guān)聯(lián)。我們?cè)诖艘矊⒂嵪⑻幚砝碚摷右院?jiǎn)單描述。認(rèn)知心理學(xué)目前是心理學(xué)的顯學(xué)，尤其其中皮亞傑(Piaget,1965)的認(rèn)知發(fā)展論

10、，有關(guān)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的形成發(fā)展理論，主導(dǎo)了目前心理學(xué)的主要研究方向。認(rèn)知發(fā)展論中有關(guān)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的基本單元-基模(Schema)生成演化的機(jī)制與過程，從同化、順應(yīng)到心理結(jié)構(gòu)的演化平衡，有非常完整的理論架構(gòu)。圖形偏好當(dāng)然是認(rèn)知結(jié)構(gòu)的一種，圖形偏好的形成過程，是一種動(dòng)態(tài)的、互動(dòng)式的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的演變。我們也參考了皮亞傑的認(rèn)知發(fā)展論架構(gòu)，以及野中郁次郎有關(guān)知識(shí)螺旋式轉(zhuǎn)換模型的學(xué)說，來說明圖形偏好的形成過程有如認(rèn)知發(fā)展的螺旋式成形過程。尤其本研究採取IGP互動(dòng)式演化模式，來研究圖形偏好的形成，認(rèn)知發(fā)展論的學(xué)理，可以提供強(qiáng)有力的佐證。最後我們必須借用混沌理論的概念，來說明個(gè)人圖形偏好的形成過程，人類在學(xué)習(xí)過程中，有如

11、從初始的混沌朦朧中，隨意自由衝撞，甚至於一再重複自己，經(jīng)過時(shí)間、空間的演化累積，最後在有限時(shí)、空循環(huán)中，到達(dá)某種穩(wěn)定的狀態(tài)，而形成某種時(shí)間、空間在位相上的規(guī)律。個(gè)人圖形偏好的形成過程，有如從混沌朦朧中，找出某個(gè)最適區(qū)域，而形成某種圖形偏好的規(guī)律，是在混沌理論中與本研究最有關(guān)聯(lián)。以下就相關(guān)理論作簡(jiǎn)單的整理：一、行為主義心理學(xué)家柏里的圖樣喜愛(Pleasure)與激發(fā)(Arousal) 理論好奇心是創(chuàng)造的先決條件【6】。柏里（Berlyne , D. E., 1972）在激發(fā) (Arousal) 理論中提到，凡是具有新奇（Novelty）、複雜（Complexity）、矛盾（Heterogenei

12、ty）以及驚奇（Surprise）的刺激與事物，都會(huì)引起 激發(fā) (Arousal) 作用。柏里稱這些新奇、複雜、矛盾及驚奇的特性為集體刺激變項(xiàng)（Collective Stimulus Variables），具有這些特性的事物，都會(huì)引發(fā)觀者的注視反應(yīng)（Attention reaction）、選擇的聯(lián)想（Alternations），這些都是激發(fā)作用。激發(fā)作用後的探索行為，會(huì)從各類事物中找出最適宜的刺激，在心中組成某種刺激圖樣（A Patterning Of The Stimuli）。圖樣(Pattern)一旦形成，就成為新的知識(shí)，而成為觀者心理結(jié)構(gòu)的一部份。圖樣的形成解除了觀者對(duì)不熟悉事物的衝突感

13、，減低心中的不安，增進(jìn)了知覺的熟悉度（Perception Of Redundancy）而重建了視覺的平衡。圖樣類型的形成使激發(fā)作用消解，而對(duì)這種圖樣，產(chǎn)生愉悅與喜愛(Pleasure)的感覺。一般而言，簡(jiǎn)單與過份複雜之刺激都不易引起注意，也不會(huì)產(chǎn)生激發(fā)作用，個(gè)人喜愛的圖樣，也因個(gè)人年齡經(jīng)驗(yàn)背景不同而有差異有關(guān)。例如適合兒童的圖案，對(duì)於年青人來說，就顯得簡(jiǎn)單，而不會(huì)產(chǎn)生激發(fā)作用與喜愛感。柏里的研究是以各種幾何形圖案作為測(cè)試的材料。柏里不同刺激所產(chǎn)生的激發(fā)作用關(guān)係以下圖表示，在（圖1）中只有最適中之刺激最能產(chǎn)生激發(fā)作用，而引起好奇或喜愛的探索行為（Curiosity Exploratory）。本

14、研究的圖案採用樹狀圖，樹狀圖的變化會(huì)因受試者的選擇與介入，而產(chǎn)生互動(dòng)的變化，最後會(huì)形成受試個(gè)人的偏好圖像。這與柏里的研究過程與結(jié)果非常不同。圖1：激發(fā)作用資料來源：【6】二、訊息處理理論與圖形偏好學(xué)習(xí)的關(guān)係圖形是一種訊息，圖形偏好也就是在訊息處理上，會(huì)自動(dòng)選擇最喜愛的圖形訊息，加以記憶、編碼、儲(chǔ)存、提取、運(yùn)用。不管每個(gè)人的能力差異性有多大，訊息處理系統(tǒng)都經(jīng)過相同的程序，只是有些人可以更快更好的去操作這系統(tǒng)。訊息處理系統(tǒng)的運(yùn)作如（圖2）【2】。1.訊息的初始接受訊息通常是以某種物理能量的形式存在，如眼睛看到的事物，耳朵聽到的聲音，觸摸的壓力等都是訊息，聽到、看到、摸到都是初始的訊息接受。2.選擇

15、性知覺人會(huì)同時(shí)聽到、看到、摸到接收到無數(shù)的訊息，選擇性知覺會(huì)使人注意力專注在一列刺激中最重要的刺激上，個(gè)人會(huì)依天生傾向去選擇想要注意的事物。3.工作記憶(Working Memory ,也稱為短期記憶Short-Term Memory ,STM或暫存性記憶)工作記憶類似電腦中的暫存記憶體RAM，也是一種知覺（Awareness）的歷程。也就是任何時(shí)刻你所知覺到的訊息與事物，都是暫存在工作記憶中，以便將相關(guān)訊息做進(jìn)一步的運(yùn)用。4.儲(chǔ)存及長(zhǎng)期記憶工作記憶中的訊息可以被儲(chǔ)存在長(zhǎng)期記憶（Long-Term Memory ,LTM）中。儲(chǔ)存指的是以各種不同方式來統(tǒng)整新訊息和舊訊息的一組歷程。長(zhǎng)期記憶的功

16、能就是要儲(chǔ)存訊息以便日後使用。5.提取提取指的是把儲(chǔ)存在長(zhǎng)期記憶中的訊息轉(zhuǎn)送到當(dāng)前可以運(yùn)作狀態(tài)中的一連串過程。6.反應(yīng)形成及反應(yīng)器反應(yīng)形成指的是把一系列的各部反應(yīng)組織起來，以及把訊息傳送至適合的接受器上，以便執(zhí)行該序列之活動(dòng)。7.控制歷程訊息在人類系統(tǒng)中流動(dòng)的過程，常是為了達(dá)成某些特定目的而組織起來的。而控制歷程便是用來引導(dǎo)及監(jiān)控這些訊息處理歷程的機(jī)制。圖形偏好既然是一種訊息處理，當(dāng)然也與這個(gè)訊息處理過程有關(guān)。圖2：訊息處理系統(tǒng)資料來源：【2】三、皮亞傑認(rèn)知發(fā)展理論皮亞傑(Piaget, 1965)認(rèn)為認(rèn)知結(jié)構(gòu)的基本單元是基模(Schema)【3】，在認(rèn)知發(fā)展中基模與外在環(huán)境的接觸，不斷的生成

17、演化，從同化、順應(yīng)最後達(dá)到心理結(jié)構(gòu)的演化平衡。這種演化是從一個(gè)階層到下一個(gè)階層，形成類似螺旋形演化增長(zhǎng)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)變化，如（圖3）。圖形偏好是認(rèn)知結(jié)構(gòu)的一種，圖形偏好的形成過程，是一種動(dòng)態(tài)的、互動(dòng)式的螺旋形認(rèn)知結(jié)構(gòu)的演變。本研究採取的IGP互動(dòng)式演化模式，來測(cè)試個(gè)人圖形偏好的形成，就是參照皮亞傑認(rèn)知發(fā)展螺旋形演化模式的學(xué)理。皮亞傑認(rèn)知發(fā)展的基本概念，簡(jiǎn)介如下：1.同化（Assimilation）把外部環(huán)境要素整合融入自己原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，如學(xué)會(huì)騎腳踏車的平衡技巧，遇到騎摩托車也會(huì)操控平衡。2.順應(yīng)（Accommodation）調(diào)節(jié)自己內(nèi)部的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)特定新刺激情境的過程。如操控摩托車時(shí)，要

18、加入操控油門的技術(shù)。順應(yīng)與同化是伴隨而行的。3.平衡（Equilibration）通過自我調(diào)節(jié)機(jī)制使認(rèn)知結(jié)構(gòu)發(fā)展從平衡狀態(tài)，趨向另一種較高平衡狀態(tài)的過程。A ：認(rèn)識(shí)的內(nèi)源過程E ：經(jīng)驗(yàn)抽象基模E：經(jīng)驗(yàn)反身基模 a ：相繼的有層次的認(rèn)知結(jié)構(gòu)b ：橫向的作用c :探索圖3：皮亞傑認(rèn)識(shí)螺旋圖資料來源：【3】四、Nonaka的知識(shí)轉(zhuǎn)化理論野中郁次郎Nonaka知識(shí)轉(zhuǎn)換理論【7】【8】是從認(rèn)知心理學(xué)發(fā)展出來的，它更清楚的敘述知識(shí)的形成。Nonaka的知識(shí)模型中，知識(shí)分成四種模式，分別為共同化、表出化、連結(jié)化、內(nèi)面化，以及內(nèi)隱、外顯兩種轉(zhuǎn)換形式，由於內(nèi)隱和外顯知識(shí)在四個(gè)模式的互動(dòng)轉(zhuǎn)換下，形成一種螺旋式的轉(zhuǎn)

19、換如（圖4）。圖形偏好的形成，也有類似由內(nèi)隱到外顯兩種形式的螺旋式交互轉(zhuǎn)換的特性。共同化：內(nèi)隱內(nèi)隱；表出化：內(nèi)隱外顯；連結(jié)化：外顯外顯；內(nèi)面化：外顯內(nèi)隱圖4：野中郁次郎知識(shí)轉(zhuǎn)換模型資料來源：【7】【8】五、混沌理論與圖形偏好形成的關(guān)係以上從心理學(xué)的觀點(diǎn)不論是訊息處理理論及皮亞傑及野中郁次郎的認(rèn)知發(fā)展理論，都強(qiáng)調(diào)人類透過信息處理系統(tǒng)，將外在環(huán)境和刺激，經(jīng)過信息的處理轉(zhuǎn)換，才使人類的認(rèn)知結(jié)構(gòu)與知識(shí)不斷如同螺旋狀的向上增長(zhǎng)。但是這種螺旋狀向上增長(zhǎng)過程，全部發(fā)生在大腦之中，無法透過任何方法，將這個(gè)過程以更實(shí)際的成像顯現(xiàn)出來。藉由混沌理論中奇異吸子的例子，可以將整個(gè)認(rèn)知結(jié)構(gòu)與知識(shí)經(jīng)過時(shí)間、空間轉(zhuǎn)換過程的

20、路徑，以時(shí)、空座標(biāo)的方式，將這種位相成像出來，可以看出認(rèn)知結(jié)構(gòu)與知識(shí)發(fā)展的具體歷程?；煦缋碚摗?】【4】【5】適用於我們可以看到、接觸到的世界，正如人類在學(xué)習(xí)過程中，是從混沌朦朧中，找出一個(gè)規(guī)律出來。在混沌理論中奇異吸子的實(shí)例，相位空間能將數(shù)字轉(zhuǎn)換成圖形，把系統(tǒng)中隨時(shí)間改變的某些重要訊息抽取出來，以時(shí)、空座標(biāo)圖來表示，奇異吸子總是在某些固定區(qū)域作著有限循環(huán)，代表到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)前，奇異吸子雖是不規(guī)則的，但卻不斷重複自己的某些路徑。以一個(gè)鐘擺為例，若鐘擺來回晃動(dòng)且無磨擦力，一個(gè)變數(shù)是鐘擺的位置，另一個(gè)是速度，他們會(huì)不停的變化，在圖上排成一列點(diǎn)的痕跡，形成循環(huán)的迴路，永不停止的重複下去。但在現(xiàn)實(shí)世界裡

21、，加上磨擦力與地心引力的影響，鐘擺最後還是會(huì)停留在中心點(diǎn)位置，位置為零，速度也為零。人類的認(rèn)知與知識(shí)的成長(zhǎng)過程，也就是在這樣類似的震盪擺動(dòng)中，不斷的重複震盪，而找到自己的規(guī)律，這種成長(zhǎng)過程的震盪擺動(dòng)，可以藉由時(shí)、空位相變化圖，清楚的看到知識(shí)與認(rèn)知的形成過程。個(gè)人圖形偏好的形成過程如同認(rèn)知與知識(shí)的成長(zhǎng)過程，也可以用位相圖，找出某個(gè)最適的時(shí)間、空間位相區(qū)域，而形成某種圖形偏好的規(guī)律。藉由IGP互動(dòng)式演化組合模式，以隨機(jī)自由演化的方式，尋找出個(gè)人圖形偏好形成的位相區(qū)域。參、研究方法一、偏好的形成偏好形成的過程如（圖5）所示。好奇心、需求、慾望、認(rèn)知發(fā)展、知識(shí)成長(zhǎng)等各種因素，是各種驅(qū)使偏好形成的可能動(dòng)

22、力。個(gè)人的最初偏好目的是不明確的，也無法清楚的將其特性與圖形描述出來。個(gè)人在面對(duì)新刺激與新情境時(shí)，會(huì)在這些動(dòng)力的驅(qū)使下，個(gè)人開始探索搜尋在內(nèi)部記憶的相關(guān)資訊，在原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)與外部新資訊的相互作用下，個(gè)人偏好不斷調(diào)整同化、順應(yīng)，在這樣的運(yùn)作過程中，個(gè)人的偏好愈來愈明確，最後會(huì)形成個(gè)人偏好的某種固定類型。這種偏好類型就能更明確的加以描述出來。偏好類型可能是數(shù)個(gè)圖像，這數(shù)個(gè)圖像也可能是集中在某個(gè)偏好區(qū)域範(fàn)圍內(nèi)，個(gè)人在做決策選擇時(shí)，往往也是在這區(qū)域範(fàn)圍中。在本研究中，測(cè)試者在看到系統(tǒng)所呈現(xiàn)的圖像後，選取的動(dòng)作會(huì)與系統(tǒng)互動(dòng)，在互動(dòng)過程中逐步產(chǎn)生測(cè)試者所偏好的圖形，而測(cè)試者所偏好的樹形圖，有可能是數(shù)個(gè)偏

23、好樹圖，如（圖6）所示，而這數(shù)個(gè)偏好樹圖，也都由具有互相關(guān)聯(lián)的相同屬性所建構(gòu)而成。圖5：偏好的形成圖6：偏好基模二、系統(tǒng)操作原理在上一段所討論是個(gè)人偏好形成，所以在本段將說明以IGP的方法試圖找出個(gè)人的偏好。（圖7）系統(tǒng)會(huì)隨機(jī)產(chǎn)生6個(gè)樹狀結(jié)構(gòu)以圖像的方式呈現(xiàn)，測(cè)試者看到圖像的一個(gè)視覺刺激，以個(gè)人的偏好去對(duì)這些樹做評(píng)分，相對(duì)的在這些6棵樹將會(huì)依據(jù)評(píng)分進(jìn)行GP的演化，在演化中會(huì)把好的偏好類型（Pattern）保留至下一代。在GP的操作中我們採用菁英法（Elitism）保留一個(gè)最高分的樹至下一代，這樣做是為了不讓樹在做染色體交換（Crossover）時(shí)把所有好的類型（Pattern）破壞掉，以及重新

24、產(chǎn)生兩組新樹，即是未經(jīng)過GP運(yùn)算的兩棵樹，這是因?yàn)橄Ｍ芩褜さ礁嗫臻g，其餘的則一組進(jìn)行染色體交換（Crossover），一組進(jìn)行突變（Mutation）運(yùn)算，在整個(gè)運(yùn)算操作結(jié)束後將會(huì)繪出6棵新的樹再讓測(cè)試者去評(píng)分，直到找到測(cè)試者的偏好樹為止。在整個(gè)系統(tǒng)操作的過程就等於在記錄、模擬測(cè)試者的選擇偏好圖形的歷程，系統(tǒng)與測(cè)試者彼此的互動(dòng)，系統(tǒng)完整的記錄測(cè)試者建構(gòu)偏好圖形的基模，最後將這些過程利用時(shí)間序列（Time Series）及相空間（Phase Space）圖形表示作為我們觀察測(cè)試者的偏好形成。圖7：系統(tǒng)架構(gòu)圖三、IGP與GA、IGA、GP演算法的探討實(shí)驗(yàn)的目的是要探討圖形偏好的問題，我們以表列

25、方式，如（表1），針對(duì)GA、IGA、GP與IGP的演算法【9】【10】【11】【12】，比較那一種基因演算方法較適合圖形偏好的研究。先對(duì)偏好的特性作一分析，偏好是一種非結(jié)構(gòu)化、可能目的不明確或是目的明確的心理傾向，GA、IGA、GP與IGP四者之中，以IGP在處理偏好此一問題時(shí)，較其它三者演算方法更為適合。偏好問題非結(jié)構(gòu)化結(jié)構(gòu)化目的明確目的不明確互動(dòng)性IGPIGAGP(客觀限制條件)GA表1：基因方法比較四、建樹方法與GP操作1 樹的Chromosome敘述：（圖8）是一棵樹染色體（Chromosome）的編碼方式，一段基因（Gene）代表著一支樹枝，（表2）則是記錄在資料庫裡一棵樹的染色體，

26、表中的每一段的子基因裡的f node會(huì)與父基因裡的no對(duì)應(yīng)連結(jié)下形成一棵樹，如（圖9）。圖8：樹的Chromosome表2：資料表表示一棵樹Chromosome上表產(chǎn)生的樹圖9：表2資料表所繪出的樹2 畫樹方法：畫一棵新樹時(shí)，會(huì)由亂數(shù)決定出樹的層數(shù)，接著每一層也將以亂數(shù)的方式來決定該層的樹枝數(shù)，（圖10）說明樹是產(chǎn)生的步驟。圖10：建立一棵2層樹的過程3 編碼原則：先計(jì)算該樹的最高層樹層數(shù)，再利用此（wcode=fnode+10level-1*levelno）公式計(jì)算後得到該樹各樹枝的唯一碼（圖11）。圖11：編碼過程4 選擇（Selection）： 在程式中由測(cè)試者決定的評(píng)分，並使用菁英法和

27、轉(zhuǎn)輪法共用的選擇方法，在本研究中菁英法將保留最高分?jǐn)?shù)的一棵樹至下一代，另外再以轉(zhuǎn)輪法選出三棵樹至下一代演化，接下來說明轉(zhuǎn)輪法的方法。在研究中以測(cè)試者對(duì)樹的評(píng)分做為依據(jù)，利用這些評(píng)分來求得該樹的生存機(jī)率，當(dāng)機(jī)率高時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)輪法，該樹被選到機(jī)率也較高，也就是說評(píng)分高的樹即可生存下來，評(píng)分低分?jǐn)?shù)的樹則被淘汰，（圖12）說明了轉(zhuǎn)輪法計(jì)算，並且可以清楚的了解L1在轉(zhuǎn)輪裡的機(jī)率高所以生存率高，L5的機(jī)率小生存率低最有可能被淘汰。6i=1L6=E6/EiL1=E1/Ei 6i=1 E1E6：各樹評(píng)分 L1L6：各樹生存率圖12：轉(zhuǎn)輪法5 染色體交換（Crossover）：經(jīng)由Selection後的樹將與另一棵

28、隨機(jī)選取的樹進(jìn)行染色體交換Crossover，系統(tǒng)會(huì)將選到兩樹的支點(diǎn)，並將該支點(diǎn)截?cái)噙M(jìn)行Crossover（圖：13）。圖13：Crossover6 突變（Mutation）：隨機(jī)選取截?cái)帱c(diǎn)，並將截?cái)帱c(diǎn)以上的樹枝進(jìn)行Mutation，所以截?cái)帱c(diǎn)以上的樹枝座標(biāo)值將改變（圖14）。ImageEvaluate圖14：Mutation五、數(shù)據(jù)分析在前面的文章探討過系統(tǒng)會(huì)記錄測(cè)試者整個(gè)過程，所以在測(cè)試者與系統(tǒng)互動(dòng)下，對(duì)每一代評(píng)分最高分的樹將被記錄起來，直到測(cè)試者停止對(duì)系統(tǒng)操作為止，最後再將樹基模的屬性做一個(gè)區(qū)分，分成層數(shù)、樹枝總數(shù)、左偏數(shù)、右偏數(shù)以及複雜度，接下來我們把這些屬性擷取出來分析，說明個(gè)人的圖

29、形偏好類型。在（圖15）中將主要建構(gòu)一顆樹的（層數(shù)及總枝數(shù)）兩屬性來做50代的觀察，可以看出在時(shí)間與空間序列上，形成一個(gè)層數(shù)及總枝數(shù)的偏好形成圖。先前說過這些點(diǎn)是測(cè)試者與系統(tǒng)互動(dòng)下得到的結(jié)果，代表著個(gè)人在做偏好的搜尋以及偏好基模建立的一個(gè)序列歷程，圖中可以清楚的發(fā)現(xiàn)有三個(gè)集合區(qū)域，這些決策點(diǎn)離散程度較小，也就是說樹的結(jié)構(gòu)頻率變化沒有太大的變動(dòng)，這些都是在形成偏好基模的集合區(qū)域範(fàn)圍。而離散程度大的點(diǎn)則是在做一個(gè)搜尋的動(dòng)作，之前探討中提到，在無法清楚描述目標(biāo)時(shí)，人類會(huì)因好奇心、需求、慾望、認(rèn)知發(fā)展、知識(shí)成長(zhǎng)等等各種因素影響驅(qū)使一直去探索下一個(gè)是不是更好，是不是就是我要的東西 。直到偏好落在能接受的

30、區(qū)域範(fàn)圍，心理上才會(huì)停止繼續(xù)搜尋的動(dòng)作，此時(shí)偏好類型已完成。接下來在（圖16）裡將總樹枝數(shù)及層數(shù)轉(zhuǎn)換成一棵樹的複雜度i（總枝數(shù)i+層數(shù)i），再以混沌理論裡的時(shí)間序列以及相空間來解釋，在圖中可以清楚的發(fā)現(xiàn)在第2950代，複雜度會(huì)約在350380產(chǎn)生頻率震盪，所以即是偏好的形成，再把上述資料對(duì)應(yīng)到（圖17）可以得到在第29代，層數(shù)12、總枝樹約為340時(shí)偏好開始形成，以及（圖18）裡可以看出測(cè)試者偏好對(duì)稱的樹。最後在這些分析圖中，除了可以探討出測(cè)試者形成偏好的歷程，在這個(gè)歷程裡更可以發(fā)現(xiàn)個(gè)人對(duì)偏好目的本身是否明確。舉一個(gè)生活化的例子，譬如今天要逛街買衣服，知道要逛街買衣服，但是卻不知道要買哪一類的

31、衣服，所以在逛街的過程中，會(huì)從一家商店到另一家商店與店員互動(dòng)了解相關(guān)的資訊，此時(shí)購買者正在搜尋及建構(gòu)他的個(gè)人衣服的偏好，就如同上述資料所呈現(xiàn)相類似。在一時(shí)間序列裡會(huì)因某些原因產(chǎn)生偏好，因?yàn)槿说男睦硪蛩乩^續(xù)的探索，探索的結(jié)果可能形成另一個(gè)偏好。如果今天知道要逛街買衣服，也知道要買哪一類的衣服，此時(shí)目的明確，在逛街的過程中直接針對(duì)這類的衣服做搜尋尋找偏好，同樣的利用時(shí)間序列與相空間來分析，可以得到與目的完全不確定時(shí)，非常不同的結(jié)果，因?yàn)槟康拇_定所集合的偏好集合，將會(huì)少於目的不確定的集合。圖15：時(shí)間序列與屬性關(guān)係圖圖16：時(shí)間序列與相空間-1圖17：時(shí)間序列與相空間-2圖18：樹的偏向肆、結(jié)論與未

32、來展望我們利用IGP演算法，在過程中透過互動(dòng)的機(jī)制與測(cè)試者溝通，在得到測(cè)試者的資訊後，結(jié)果成像顯示測(cè)試者可以找到偏好樹形與偏好的區(qū)域。在記錄整個(gè)尋找的過程中，可以從記錄中看到個(gè)人偏好的形成過程，以及個(gè)人對(duì)偏好目的的認(rèn)知。研究分析的結(jié)果，可以印證IGP的演算結(jié)果是否可靠。也就是當(dāng)目標(biāo)不確定時(shí)，再次讓測(cè)試者操作系統(tǒng)，並將分析結(jié)果和前次偏好類型作比對(duì)，這樣可以修正個(gè)人偏好標(biāo)的使其更為明確。本研究目前研究的結(jié)果已如上述，未來希望更進(jìn)一步在這些偏好的集合裡，去探討找出個(gè)人偏好的函數(shù)值，以便能更準(zhǔn)確的以數(shù)值說明個(gè)人的偏好。其次，本研究以IGP探討圖形偏好的研究模式，是從眾多圖形中，決定測(cè)試者的數(shù)個(gè)偏好類型。在決策過程中，往往也是需要在數(shù)個(gè)方案中，決定那一個(gè)或某幾個(gè)是最佳方案，這就是在多目標(biāo)決策過程中，當(dāng)決策者具有多個(gè)方案必須評(píng)價(jià)選擇決策目標(biāo)時(shí)可以依據(jù)IGP演化摸式幫助個(gè)人選擇一個(gè)較佳的