ΑΛΓΟΡΙΘΜΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ

Σχετικά έγγραφα
ΑΛΓΟΡΙΘΜΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΔΙΟΙΚΗΤΙΚΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

ΑΛΓΟΡΙΘΜΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ

ΑΛΓΟΡΙΘΜΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ

ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ ΑΝΟΠΤΗΣΗΣ: Ο ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ ΤΗΣ ΑΠΟ ΟΧΗΣ ΚΑΤΩΦΛΙΟΥ (THRESHOLD ACCEPTING)

Ε ανάληψη. Α ληροφόρητη αναζήτηση

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΔΙΟΙΚΗΤΙΚΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

Συστήματα Επιχειρηματικής Ευφυίας. Οι αλγόριθμοι Hill Climbing, Simulated Annealing, Great Deluge, VNS, Tabu Search

ΑΛΓΟΡΙΘΜΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ

Τεχνητή Νοημοσύνη. 5η διάλεξη ( ) Ίων Ανδρουτσόπουλος.

ΈΡΕΥΝΑ ΜΕΤΑΒΛΗΤΗΣ ΓΕΙΤΟΝΙΑΣ (Variable Neighborhood Search - VNS) VNS) (Variable Neighborhood Search -

Θεωρία Λήψης Αποφάσεων

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΔΙΟΙΚΗΤΙΚΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

Η μέθοδος Simplex. Χρήστος Γκόγκος. Χειμερινό Εξάμηνο ΤΕΙ Ηπείρου

Ποσοτικές Μέθοδοι στη Διοίκηση Επιχειρήσεων ΙΙ Σύνολο- Περιεχόμενο Μαθήματος

Ε..Ε. ΙI ΑΠΑΓΟΡΕΥΜΕΝΗΕΡΕΥΝΑ TABU SEARCH ΧΡΗΣΤΟΣ. ΤΑΡΑΝΤΙΛΗΣ MANAGEMENT SCIENCE IN PRACTICE II

ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ

Τεχνητή Νοημοσύνη. 5η διάλεξη ( ) Ίων Ανδρουτσόπουλος.

ιοίκηση Παραγωγής και Υπηρεσιών

Μέθοδοι πολυδιάστατης ελαχιστοποίησης

Τεχνητή Νοημοσύνη (ΥΠ23) 6 ο εξάμηνο Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεματικής Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο Ουρανία Χατζή

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος. Τεχνολογία Συστημάτων Υδατικών Πόρων

ΜΕΘΟΔΟΙ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ ΑΠΟΙΚΙΑΣ ΜΥΡΜΗΓΚΙΩΝ ANT COLONY OPTIMIZATION METHODS

3 η ΕΝΟΤΗΤΑ ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΕΝΟΣ ΚΡΙΤΗΡΙΟΥ

Τεχνητή Νοημοσύνη. 4η διάλεξη ( ) Ίων Ανδρουτσόπουλος.

Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ Η μέθοδος Simplex. Γκόγκος Χρήστος ΤΕΙ Ηπείρου Επιχειρησιακή Έρευνα. τελευταία ενημέρωση: 19/01/2017

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΜΣ «ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ & ΤΩΝ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ ΤΕΧΝΗΤΗ ΝΟΗΜΟΣΥΝΗ η Σειρά Ασκήσεων ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος. Διαχείριση Υδατικών Πόρων

6. Στατιστικές μέθοδοι εκπαίδευσης

Η μέθοδος Simplex. Γεωργία Φουτσιτζή-Γκόγκος Χρήστος ΤΕΙ Ηπείρου Επιχειρησιακή Έρευνα. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

ΑΚΕΡΑΙΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ & ΣΥΝΔΥΑΣΤΙΚΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ. Κεφάλαιο 3 Μορφοποίηση Προβλημάτων Ακέραιου Προγραμματισμού

Διερεύνηση μεθόδων αναζήτησης ολικού βελτίστου σε προβλήματα υδατικών πόρων

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΤΕΛΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ «ΓΛΩΣΣΕΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ»

Βασίλειος Μαχαιράς Πολιτικός Μηχανικός Ph.D.

Μέθοδοι μονοδιάστατης ελαχιστοποίησης

Ασκήσεις μελέτης της 4 ης διάλεξης. ), για οποιοδήποτε μονοπάτι n 1

Ευρετικές Μέθοδοι. Ενότητα 3: Ευρετικές μέθοδοι αρχικοποίησης και βελτίωσης για το TSP. Άγγελος Σιφαλέρας. Μεταπτυχιακό Εφαρμοσμένης Πληροφορικής

Τεχνολογία Συστημάτων Υδατικών Πόρων

Βασίλειος Μαχαιράς Πολιτικός Μηχανικός Ph.D.

Ευρετικές Μέθοδοι. Ενότητα 6: Αναζήτηση μεταβλητής γειτνίασης. Άγγελος Σιφαλέρας. Μεταπτυχιακό Εφαρμοσμένης Πληροφορικής ΕΥΡΕΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ

Ε ανάληψη. Ε αναλαµβανόµενες καταστάσεις. Αναζήτηση µε µερική ληροφόρηση. Πληροφορηµένη αναζήτηση. µέθοδοι αποφυγής

Γραμμικός Προγραμματισμός

ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ

είναι πρόβλημα μεγιστοποίησης όλοι οι περιορισμοί είναι εξισώσεις με μη αρνητικούς του σταθερούς όρους όλες οι μεταβλητές είναι μη αρνητικές

Στοχαστικές Στρατηγικές

Μέθοδοι μονοδιάστατης ελαχιστοποίησης

Ευρετικές Μέθοδοι. Ενότητα 1: Εισαγωγή στις ευρετικές μεθόδους. Άγγελος Σιφαλέρας. Μεταπτυχιακό Εφαρμοσμένης Πληροφορικής ΕΥΡΕΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ

ιαµέριση - Partitioning

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΔΙΟΙΚΗΤΙΚΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

Διαχείριση Εφοδιαστικής Αλυσίδας ΙΙ

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος. Διαχείριση Υδατικών Πόρων

Γραμμικός Προγραμματισμός

ΤΕΧΝΗΤΗ ΝΟΗΜΟΣΥΝΗ. Ενότητα 5: Παραδείγματα. Ρεφανίδης Ιωάννης Τμήμα Εφαρμοσμένης Πληροφορικής

Επίλυση Προβλημάτων. Περιγραφή Προβλημάτων Αλγόριθμοι αναζήτησης Αλγόριθμοι τυφλής αναζήτησης. Αλγόριθμοι ευρετικής αναζήτησης Παιχνίδια δύο αντιπάλων

Χρήστος Ι. Σχοινάς Αν. Καθηγητής ΔΠΘ. Συμπληρωματικές σημειώσεις για το μάθημα: «Επιχειρησιακή Έρευνα ΙΙ»

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον

Ακέραιος Γραμμικός Προγραμματισμός

Γραμμικός Προγραμματισμός

6 η Διάλεξη. Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων

5269: Υπολογιστικές Μέθοδοι για Μηχανικούς. Εύρεση Ριζών.

Αναγνώριση Προτύπων Ι

ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΥ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΕΝΗΣ ΑΝΟΠΤΗΣΗΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΠΙΛΥΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ ΧΡΟΝΟΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ ΕΡΓΑΣΙΩΝ

Επίλυση προβληµάτων. Περιγραφή προβληµάτων Αλγόριθµοι αναζήτησης

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

On line αλγόριθμοι δρομολόγησης για στοχαστικά δίκτυα σε πραγματικό χρόνο

Συνδυαστική Βελτιστοποίηση Εισαγωγή στον γραμμικό προγραμματισμό (ΓΠ)

Συστήματα Επιχειρηματικής Ευφυίας. Εισαγωγικές έννοιες Υπολογιστικής Νοημοσύνης

Πανεπιστήμιο Πειραιώς Τμήμα Πληροφορικής

Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι βασισμένοι σε Γραμμικό Προγραμματισμό

ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥ ΩΝ: «ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ» ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΘΕΜΑ:

ΜΕΜ251 Αριθμητική Ανάλυση

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Ι

Σχεδίαση και Ανάλυση Αλγορίθμων

καθ. Βασίλης Μάγκλαρης

z = c 1 x 1 + c 2 x c n x n

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΚΟΙΝΩΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΤΕΧΝΗΤΗ ΝΟΗΜΟΣΥΝΗ

Εφαρμόζονται σε προβλήματα στα οποία δεν υπάρχει πληροφορία που να επιτρέπει την αξιολόγηση των καταστάσεων του χώρου αναζήτησης.

Στοχαστικές Στρατηγικές

ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ

Επίλυση Προβλημάτων 1

Βελτιστοποίηση κατανομής πόρων συντήρησης οδοστρωμάτων Πανεπιστήμιο Πατρών - Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών

ΜΕΘΟΔΟΣ ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΗΣ ΑΝΟΠΤΗΣΗΣ ΜΕ ΕΞΟΡΥΞΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΙΚΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΥΠΟ ΑΒΕΒΑΙΟΤΗΤΑ

Προβλήματα Μεταφορών (Transportation)

Συνδυαστική Βελτιστοποίηση Εισαγωγή στον γραμμικό προγραμματισμό (ΓΠ)

ΓΡΑΜΜΙΚΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ με το EXCEL

ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΗ ΕΡΕΥΝΑ Επιστήμη των Αποφάσεων, Διοικητική Επιστήμη

Επιχειρησιακή Έρευνα I

Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι για NP- ύσκολα Προβλήματα

Προβλήματα, αλγόριθμοι, ψευδοκώδικας

4 η ΕΝΟΤΗΤΑ ΜΕΤΑΕΥΡΕΤΙΚΟΙ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ ΕΠΙΛΥΣΗΣ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΩΝ ΕΝΟΣ ΚΡΙΤΗΡΙΟΥ

min f(x) x R n b j - g j (x) = s j - b j = 0 g j (x) + s j = 0 - b j ) min L(x, s, λ) x R n λ, s R m L x i = 1, 2,, n (1) m L(x, s, λ) = f(x) +

Αναγνώριση Προτύπων Ι

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Λύσεις θεμάτων Επιχειρησιακής Έρευνας (17/09/2014)

Επιχειρησιακή Έρευνα

Βασίλειος Μαχαιράς Πολιτικός Μηχανικός Ph.D.

Κεφάλαιο 0: Εισαγωγή

για NP-Δύσκολα Προβλήματα

Επαναληπτικές μέθοδοι

Transcript:

ΑΛΓΟΡΙΘΜΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ ΚΟΥΛΙΝΑΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ Δρ. Μηχανικός Παραγωγής & Διοίκησης ΔΠΘ

ΜΕΤΑΕΥΡΕΤΙΚΟΙ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ METAHEURISTIC ALGORITHMS Ευφυείς διαδικασίες επαναληπτικής βελτίωσης Χρησιμοποιούν απλές κινήσεις στο χώρο των λύσεων Ανεξάρτητες από το πρόβλημα που αντιμετωπίζεται κάθε φορά

ΜΕΤΑΕΥΡΕΤΙΚΟΙ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ METAHEURISTIC ALGORITHMS Στόχος ενός Μεταευρετικού Αλγορίθμου: Γρήγορη εύρεση περιοχών με «καλές λύσεις» Μέσω της ισορροπημένης χρήσης «Διαφοροποίησης» & «Εντατικοποίησης» της αναζήτησης στο χώρο των λύσεων

ΜΕΤΑΕΥΡΕΤΙΚΟΙ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ METAHEURISTIC ALGORITHMS Εντατικοποίηση της ερευνας στο χώρο των λύσεων (Intensification) Εστιασμένη αναζήτηση σε μικρές περιοχές με υψηλής ποιότητας λύσεις για να βρεθεί το τοπικά βέλτιστο σημείο Διαφοροποίηση της ερευνας στο χώρο των λύσεων (Diversification) Απεγκλωβισμός από τοπικά βέλτιστα και μετακίνηση σε άλλες περιοχές

ΕΝΤΑΤΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΔΙΑΦΟΡΟΠΟΙΗΣΗ ΣΤΟ ΧΩΡΟ ΤΩΝ ΛΥΣΕΩΝ INTENSIFICATION - DIVERSIFICATION Z(x) Οι μεταευρετικοί αλγόριθμοι εφαρμόζουν στρατηγικές απεγλωβισμού της αναζήτησης από τοπικά βέλτιστα Τοπικό Ελάχιστο (Local minimum) Ολικό Ελάχιστο (Global minimum) x

Ο ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΕΝΗΣ ΑΝΟΠΤΗΣΗΣ The Simulated Annealing Algorithm (SA Metaheuristic Algorithm ή SA Algorithm ) Kirkpatrick, S., Gelatt, C. D., & Vecchi, M. P. (1983). Optimization by Simulated Annealing. Science, 220(4598), 671 LP-680. Retrieved from http://science.sciencemag.org/content/220/4598/671.abstract

Ο ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΕΝΗΣ ΒΕΛΤΙΩΣΗΣ SIMULATED ANNEALING ALGORITHM Ανεξάρτητος από το πρόβλημα που αντιμετωπίζει Ευφυής διαδικασία επαναληπτικής βελτίωσης Καθοδηγεί απλούς «τελεστές» - ευρετικούς

Ο ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΕΝΗΣ ΒΕΛΤΙΩΣΗΣ SIMULATED ANNEALING ALGORITHM Νέα χαρακτηριστικά: Αξιοποίηση του «ιστορικού» της αναζήτησης δηλ. της πορείας της έως τώρα Αποδοχή λύσεων με χειρότερη τιμή αντικειμενικής συνάρτησης προκειμένου να γίνει «απεγλωβισμός» από τοπικά βέλτιστα

Ο ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΕΝΗΣ ΒΕΛΤΙΩΣΗΣ SIMULATED ANNEALING ALGORITHM Η ιδέα λειτουργίας προέρχεται από την Ανόπτηση (Annealing) των μετάλλων από την υγρή στην στερεά κρυσταλλική κατάσταση Σε υψηλές θερμοκρασίες τα άτομα του μετάλλου βρίσκονται σε κατάσταση υψυλότερης ενέργειας με μεγαλύτερη «κινητικότητα» Με τη μείωση της θερμοκρασίας τα άτομα γίνονται περισσότερο «στατικά» μέχρι που τελικά θα λάβουν τις τελικές θέσεις τους στη στέρεη κατάσταση

Ο ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΕΝΗΣ ΒΕΛΤΙΩΣΗΣ SIMULATED ANNEALING ALGORITHM Εάν το υγρό μέταλλο «ψύχεται» αρκετά αργά τότε σχηματίζεται τέλειος κρύσταλλος καθώς τα άτομα είχαν το χρόνο και την ενέργεια να τακτοποιηθούν σωστά Εάν η θερμοκρασία μειώνεται γρήγορα, θα σχηματιστεί κρύσταλλος με ατέλειες καθώς τα άτομα δεν πρόλαβαν να τακτοποιηθούν όπως έπρεπε

Ο ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΕΝΗΣ ΒΕΛΤΙΩΣΗΣ SIMULATED ANNEALING ALGORITHM (ΕΛΑΧΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ) Ο Simulated Annealing (SA) δεν ψάχνει για την καλύτερη λύση στην γειτονία λύσεων της τρέχουσας λύσης (x) όπως κάνουν οι local search αλγόριθμοι Ξεκινά σε κάθε επανάληψη από μια λύση x, επιλέγει στοχαστικά μια γειτονική λύση κι εφαρμόζει τον τελεστή κίνησης στη γειτονιά των λύσεων Θεωρούμε x την τρέχουσα λύση και x τη γειτονική της : Εάν z(x )-z(x) 0 τότε η x γίνεται αποδεκτή και θεωρείται ως η «νέα» τρέχουσα

Ο ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΕΝΗΣ ΒΕΛΤΙΩΣΗΣ SIMULATED ANNEALING ALGORITHM (ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΕΛΑΧΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ) Εάν z(x )-z(x) > 0 τότε η x είτε: Γίνεται αποδεκτή και ορίζεται ως νέα τρέχουσα με πιθανότητα: Pt=exp-([z(x )-z(x))]/tt) Δεν γίνεται αποδεκτή και παραμένει τρέχουσα η x, με πιθανότητα: 1-Pt z(x ): αντικειμενική συνάρτηση της γειτονικής λύσης x z(x): αντικειμενική συνάρτηση της λύσης x Tt: «θερμοκρασία» του αλγορίθμου σε κάθε επανάληψη (ορίζεται από τον κατασκευαστή του αλγορίθμου)

Ο ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΕΝΗΣ ΒΕΛΤΙΩΣΗΣ SIMULATED ANNEALING ALGORITHM Η αποδοχή της χειρότερης λύσης x με μια πιθανότητα γίνεται με σκοπό να μπορέσει ο αλγόριθμος να απεγκλωβιστεί από το πιθανό τοπικό ελάχιστο Η θερμοκρασία Tt: Αρχικά θεωρείται μια πολύ υψηλή τιμή (έτσι ώστε να γίνονται αποδεκτές λύσεις με χειρότερη αντικειμενική συνάρτηση από την τρέχουσα) Σε κάθε επανάληψη, η θερμοκρασία πολλαπλασιάζεται με ένα συντελεστή (0 < s < 1) που ορίζει ο κατασκευαστής του αλγορίθμου Μειώνεται σταδιακά μέχρι στις τελευταίες επαναλήψεις- να μηδενιστεί Αποτέλεσμα: από εκείνο το σημείο της αναζήτησης γίνονται αποδεκτές μόνο καλύτερες λύσεις

Ο ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΕΝΗΣ ΒΕΛΤΙΩΣΗΣ SIMULATED ANNEALING ALGORITHM - (ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΕΛΑΧΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ) Όρισε αρχική λύση x, και αρχική θερμοκρασία T0 Βρόχος 1: Για όσο η συνθήκη τερματισμού ΔΕΝ ικανοποιείται επανέλαβε Βρόχος 2: Για όσο η συνθήκη τερματισμού του Βρόχου 2 ΔΕΝ ικανοποιείται επανέλαβε 1. Φτιάξε μια λύση x G(x), όπου G(x) η γειτονιά της τρέχουσας λύσης x 2. Όρισε Δz = z(x ) z(x) 3. Εάν Δz<0, θέσε x=x. Έλεγξε εάν είναι z(x)<z(xbest). Εάν ναι, τότε xbest = x = x 4. Εάν Δz 0, θέσε x = x με μια πιθανότητα exp (-Δ/Tt) Επανέλαβε το Βρόχο 2 Μείωσε τη θερμοκρασία Tt Επανέλαβε τον Βρόχο 1 Τύπωσε την καλύτερη λύση xbest που βρέθηκε, καθώς και την zbest που αντιστοιχεί

Ο ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΕΝΗΣ ΒΕΛΤΙΩΣΗΣ SIMULATED ANNEALING ALGORITHM Οι τιμές που ορίζει ο κατασκευαστής του αλγορίθμου είναι: Η τιμή της αρχικής θερμοκρασίας T0 Ο τρόπος μείωσης της θερμοκρασίας Tt με την πάροδο των επαναλήψεων t Το κριτήριο τερματισμού του Βρόχου 1 και του Βρόχου 2

Ο ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΕΝΗΣ ΒΕΛΤΙΩΣΗΣ SIMULATED ANNEALING ALGORITHM Η αργή σύγκλιση του αλγορίθμου εξασφαλίζεται: Είτε μέσω του συντελεστή μείωσης της θερμοκρασίας Είτε μέσω της αύξησης των επαναλήψεων εκτέλεσης του Βρόχου 2

Ο ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΕΝΗΣ ΒΕΛΤΙΩΣΗΣ SIMULATED ANNEALING ALGORITHM Η τιμή της αρχικής θερμοκρασίας πρέπει να εξασφαλίζει ότι: 1. Θα γίνονται αποδεκτές «χειρότερες λύσεις» (για να μην παγιδευτεί σε τοπικό βέλτιστο) 2. Ο αλγόριθμος δεν θα τερματιστεί σύντομα (καθώς τότε μεταπίπτει σε κατάσταση πλήρως τυχαίας διαδικασίας) Στόχος είναι η σχετικά αργή πτώση της θερμοκρασίας καθώς διαφορετικά ο αλγόριθμος θα συγκλίνει γρήγορα σε τοπικό βέλτιστο

Ο ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΕΝΗΣ ΒΕΛΤΙΩΣΗΣ SIMULATED ANNEALING ALGORITHM Συνήθεις συνθήκες τερματισμού αλγορίθμου ή / και βρόχων: 1. Η zbest δεν έχει μειωθεί για τουλάχιστον e επαναλήψεις 2. Η zbest δεν έχει μειωθεί κατά τουλάχιστον - v% - για τουλάχιστον e επαναλήψεις 3. Συμπλήρωση δεδομένου αριθμού επαναλήψεων 4. Συμπλήρωση δεδομένου χρονικού ορίου συνεχόμενης εκτέλεσης του αλγορίθμου

ΑΣΚΗΣΗ 1 Μια εταιρία επενδύσεων διαχειρίζεται κεφάλαια ύψους 100 μονάδων και μπορεί να εντάξει μόνο μία φορά στο χαρτοφυλάκιό της, κάποιες από τις μετοχές εταιριών του Πίνακα 1: Η εφαρμογή ενός στοχαστικού κατασκευαστικού ευρετικού αλγορίθμου είχε σαν αποτέλεσμα την κατασκευή της παρακάτω εφικτής λύσης s1: Να πραγματοποιηθεί εφαρμογή μεταευρετικού αλγορίθμου Προσομοιωμένης Ανόπτησης για 6 επαναλήψεις Η θερμοκρασία του SA θα μειώνεται από την T0 = 100 κατά έναν συντελεστή m=0.7, μετά τη συμπλήρωση 3 επανάληψεων του μεταευρετικού Ο μεταευρετικός SA θα εφαρμόζει τελεστή αντικατάστασης M4 M9 M3 M10 M7 Σύνολο Κόστος 8.6 32.4 18.3 27.9 11.8 99 Μέρισμα 0.55 2.8 1 2.5 1.1 7.95 Πίνακας 1 ΟΝΟΜΑ ΑΞΙΑ ΕΤΗΣΙΟ ΜΕΡΙΣΜΑ M1 12.5 0.6 M2 14.25 1.2 M3 18.3 1 M4 8.6 0.55 M5 7.3 1.1 M6 12.7 0.7 M7 11.8 1.1 M8 21.7 3.1 M9 32.4 2.8 M10 27.9 2.5

ΑΣΚΗΣΗ 1 ΕΠΙΛΥΣΗ LOOP 1 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Μετοχές στην S M4 M9 M3 M10 M7 Σύνολο Κόστος 8.6 32.4 18.3 27.9 11.8 99 Μέρισμα 0.55 2.8 1 2.5 1.1 7.95 zs= 7.95 Zbest= 7.95 Μετοχές εκτός S Μ1 Μ2 Μ5 Μ6 Μ8 T0=100 Τυχαίες τιμές από rand() 0.328887 0.217494 0.957372 0.36367 0.410995 0.224487 0.410514 0.471119 0.006501 0.276843 0.609924 0.813157 0.459468 0.853879 0.863934 0.164941 0.313121 0.663139 0.643786 0.241276 0.661667 0.145911 0.456192 0.140608 1 η τυχαία τιμή = 0,32887 άρα επιλέγεται να αντικατασταθεί η μετοχή της θέσης 2 που είναι η Μ9 2 η τυχαία τιμή = 0,957372 άρα επιλέγεται να «μπεί» στην S1 η μετοχή της θέσης 5 που είναι η Μ8 Άρα Με: Μετοχές στην S1 M4 M8 M3 M10 M7 Σύνολο Κόστος 8.6 21.7 18.3 27.9 11.8 88.3 Μέρισμα 0.55 3.1 1 2.5 1.1 8.25 zs1=zcurrent= 8.25 Zbest= 8.25

ΑΣΚΗΣΗ 1 ΕΠΙΛΥΣΗ LOOP 2 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Μετοχές στην S1 M4 M8 M3 M10 M7 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Μετοχές εκτός S1 Μ1 Μ2 Μ5 Μ6 Μ9 Τυχαίες τιμές από rand() 0.328887 0.217494 0.957372 0.36367 0.410995 0.224487 0.410514 0.471119 0.006501 0.276843 0.609924 0.813157 0.459468 0.853879 0.863934 0.164941 0.313121 0.663139 0.643786 0.241276 0.661667 0.145911 0.456192 0.140608 3 η τυχαία τιμή = 0,410995 άρα επιλέγεται να αντικατασταθεί η μετοχή της θέσης 3 στην S1, που είναι η Μ3 4 η τυχαία τιμή = 0,410514 άρα επιλέγεται να «μπεί» στην S2 η μετοχή της θέσης 3 που είναι η Μ5 Άρα Με: Μετοχές στην S2 M4 M8 M5 M10 M7 Σύνολο Κόστος 8.6 21.7 7.3 27.9 11.8 77.3 Μέρισμα 0.55 3.1 1.1 2.5 1.1 8.35 zs2=zcurrent= 8.35 Zbest= 8.35

ΑΣΚΗΣΗ 1 ΕΠΙΛΥΣΗ LOOP 3 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Μετοχές στην S2 M4 M8 M5 M10 M7 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Μετοχές εκτός S2 Μ1 Μ2 M3 Μ6 Μ9 Τυχαίες τιμές από rand() 0.328887 0.217494 0.957372 0.36367 0.410995 0.224487 0.410514 0.471119 0.006501 0.276843 0.609924 0.813157 0.459468 0.853879 0.863934 0.164941 0.313121 0.663139 0.643786 0.241276 0.661667 0.145911 0.456192 0.140608 5 η τυχαία τιμή = 0,006501 άρα επιλέγεται να αντικατασταθεί η μετοχή της θέσης 1 στην S2, που είναι η Μ4 6 η τυχαία τιμή = 0,609924 άρα επιλέγεται να «μπεί» στην S3 η μετοχή της θέσης 4 που είναι η Μ6 Άρα Με: Μετοχές στην S3 Μ6 M8 M5 M10 M7 Σύνολο Κόστος 12.7 21.7 7.3 27.9 11.8 81.4 Μέρισμα 0.7 3.1 1.1 2.5 1.1 8.5 zs3=zcurrent= 8.5 Zbest= 8.5

ΑΣΚΗΣΗ 1 ΕΠΙΛΥΣΗ LOOP 4 Τυχαίες τιμές από rand() 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Μετοχές στην S3 Μ6 M8 M5 M10 M7 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Μετοχές εκτός S3 Μ1 Μ2 M3 M4 Μ9 T0=0.7*100=70 0.328887 0.217494 0.957372 0.36367 0.410995 0.224487 0.410514 0.471119 0.006501 0.276843 0.609924 0.813157 0.459468 0.853879 0.863934 0.164941 0.313121 0.663139 0.643786 0.241276 0.661667 0.145911 0.456192 0.140608 7 η τυχαία τιμή = 0,459468 άρα επιλέγεται να αντικατασταθεί η μετοχή της θέσης 3 στην S3, που είναι η Μ5 8 η τυχαία τιμή = 0,863934 άρα επιλέγεται να «μπεί» στην S4 η μετοχή της θέσης 5που είναι η M9 Άρα Με: Μετοχές στην S4 Μ6 M8 M9 M10 M7 Σύνολο Κόστος 12.7 21.7 32.4 27.9 11.8 106.5 Μέρισμα 0.7 3.1 2.8 2.5 1.1 10.2 zs4=zcurrent= 10.2 Zbest= 10.2 Μή εφικτή

ΑΣΚΗΣΗ 1 ΕΠΙΛΥΣΗ LOOP 5 Τυχαίες τιμές από rand() 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Μετοχές στην S3 Μ6 M8 M5 M10 M7 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Μετοχές εκτός S3 Μ1 Μ2 M3 M4 Μ9 T0=0.7*100=70 0.328887 0.217494 0.957372 0.36367 0.410995 0.224487 0.410514 0.471119 0.006501 0.276843 0.609924 0.813157 0.459468 0.853879 0.863934 0.164941 0.313121 0.663139 0.643786 0.241276 0.661667 0.145911 0.456192 0.140608 9 η τυχαία τιμή = 0,313121 άρα επιλέγεται να αντικατασταθεί η μετοχή της θέσης 2 στην S3, που είναι η Μ8 10 η τυχαία τιμή = 0,643786 άρα επιλέγεται να «μπεί» στην S4 η μετοχή της θέσης 4 που είναι η Μ4 Άρα Με: Μετοχές στην S5 Μ6 Μ4 M9 M10 M7 Σύνολο T Κόστος 12.7 8.6 32.4 27.9 11.8 93.4 70 Μέρισμα 0.7 0.55 2.8 2.5 1.1 7.65 Δz= -0.85 P επιλογής 0.98793057 zs1=zcurrent= 7.65 Zbest= 8.5 11 η τυχαία τιμή, το 0,661667<0,98793057 άρα η χειρότερη λύση αποδεκτή

ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΑΣ oερωτήσεις? ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ oγραφειο 305 ΚΤΙΡΙΟ Ι, ΠΡΟΚΑΤ ΔΕΥΤΕΡΑ 15.00-16.00 & 19.00-20.00 oτηλεφωνο: 2541079332 oemail: gkoulina@pme.duth.gr