Mravlje kolonije (Ant Colony Optimization - ACO)

Σχετικά έγγραφα
DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 7 - Jovanka Pantović

Računarska grafika. Rasterizacija linije

Elementi spektralne teorije matrica

3.1 Granična vrednost funkcije u tački

UNIVERZITET U NIŠU ELEKTRONSKI FAKULTET SIGNALI I SISTEMI. Zbirka zadataka

SISTEMI NELINEARNIH JEDNAČINA

Računarska grafika. Rasterizacija linije

PRAVA. Prava je u prostoru određena jednom svojom tačkom i vektorom paralelnim sa tom pravom ( vektor paralelnosti).

Operacije s matricama

M086 LA 1 M106 GRP. Tema: Baza vektorskog prostora. Koordinatni sustav. Norma. CSB nejednakost

Osnovni primer. (Z, +,,, 0, 1) je komutativan prsten sa jedinicom: množenje je distributivno prema sabiranju

Zadaci sa prethodnih prijemnih ispita iz matematike na Beogradskom univerzitetu

Iskazna logika 3. Matematička logika u računarstvu. novembar 2012

MATRICE I DETERMINANTE - formule i zadaci - (Matrice i determinante) 1 / 15

III VEŽBA: FURIJEOVI REDOVI

IZVODI ZADACI ( IV deo) Rešenje: Najpre ćemo logaritmovati ovu jednakost sa ln ( to beše prirodni logaritam za osnovu e) a zatim ćemo

41. Jednačine koje se svode na kvadratne

Klasifikacija blizu Kelerovih mnogostrukosti. konstantne holomorfne sekcione krivine. Kelerove. mnogostrukosti. blizu Kelerove.

IZVODI ZADACI (I deo)

radni nerecenzirani materijal za predavanja R(f) = {f(x) x D}

1 Afina geometrija. 1.1 Afini prostor. Definicija 1.1. Pod afinim prostorom nad poljem K podrazumevamo. A - skup taqaka

XI dvoqas veжbi dr Vladimir Balti. 4. Stabla

Veleučilište u Rijeci Stručni studij sigurnosti na radu Akad. god. 2011/2012. Matematika. Monotonost i ekstremi. Katica Jurasić. Rijeka, 2011.

numeričkih deskriptivnih mera.

Apsolutno neprekidne raspodele Raspodele apsolutno neprekidnih sluqajnih promenljivih nazivaju se apsolutno neprekidnim raspodelama.

DRUGI KOLOKVIJUM IZ MATEMATIKE 9x + 6y + z = 1 4x 2y + z = 1 x + 2y + 3z = 2. je neprekidna za a =

5. Karakteristične funkcije

Zavrxni ispit iz Matematiqke analize 1

Kontrolni zadatak (Tačka, prava, ravan, diedar, poliedar, ortogonalna projekcija), grupa A

ELEKTROTEHNIČKI ODJEL

18. listopada listopada / 13

IspitivaƬe funkcija: 1. Oblast definisanosti funkcije (ili domen funkcije) D f

Obrada signala

Pravilo 1. Svaki tip entiteta ER modela postaje relaciona šema sa istim imenom.

Kaskadna kompenzacija SAU

Riješeni zadaci: Nizovi realnih brojeva

Dijagonalizacija operatora

Matematika 1 - vježbe. 11. prosinca 2015.

KVADRATNA FUNKCIJA. Kvadratna funkcija je oblika: Kriva u ravni koja predstavlja grafik funkcije y = ax + bx + c. je parabola.

RIJEŠENI ZADACI I TEORIJA IZ

Numerička matematika 2. kolokvij (1. srpnja 2009.)

Ispitivanje toka i skiciranje grafika funkcija

APROKSIMACIJA FUNKCIJA

Optimizacija prometnih procesa

( ) ( ) 2 UNIVERZITET U ZENICI POLITEHNIČKI FAKULTET. Zadaci za pripremu polaganja kvalifikacionog ispita iz Matematike. 1. Riješiti jednačine: 4

Reverzibilni procesi

7 Algebarske jednadžbe

Osnovne teoreme diferencijalnog računa

Strukture podataka i algoritmi 1. kolokvij 16. studenog Zadatak 1

Cauchyjev teorem. Postoji više dokaza ovog teorema, a najjednostvniji je uz pomoć Greenove formule: dxdy. int C i Cauchy Riemannovih uvjeta.

Trigonometrijske nejednačine

2 tg x ctg x 1 = =, cos 2x Zbog četvrtog kvadranta rješenje je: 2 ctg x

Elektrotehnički fakultet univerziteta u Beogradu 16.maj Odsek za Softversko inžinjerstvo

KOMUTATIVNI I ASOCIJATIVNI GRUPOIDI. NEUTRALNI ELEMENT GRUPOIDA.

OM2 V3 Ime i prezime: Index br: I SAVIJANJE SILAMA TANKOZIDNIH ŠTAPOVA

SOPSTVENE VREDNOSTI I SOPSTVENI VEKTORI LINEARNOG OPERATORA I KVADRATNE MATRICE

IZRAČUNAVANJE POKAZATELJA NAČINA RADA NAČINA RADA (ISKORIŠĆENOSTI KAPACITETA, STEPENA OTVORENOSTI RADNIH MESTA I NIVOA ORGANIZOVANOSTI)

Teorijske osnove informatike 1

( , 2. kolokvij)

Trigonometrija 2. Adicijske formule. Formule dvostrukog kuta Formule polovičnog kuta Pretvaranje sume(razlike u produkt i obrnuto

DIMENZIONISANJE PRAVOUGAONIH POPREČNIH PRESEKA NAPREGNUTIH NA PRAVO SLOŽENO SAVIJANJE

Algoritam najbližeg suseda za konstrukciju rute trgovačkog putnika Algoritam najbližeg ubacivanja za konstrukciju rute trgovačkog putnika

5 Ispitivanje funkcija

MATEMATIKA 2. Grupa 1 Rexea zadataka. Prvi pismeni kolokvijum, Dragan ori

π π ELEKTROTEHNIČKI ODJEL i) f (x) = x 3 x 2 x + 1, a = 1, b = 1;

Preda d va v nje X 1

PARCIJALNI IZVODI I DIFERENCIJALI. Sama definicija parcijalnog izvoda i diferencijala je malo teža, mi se njome ovde nećemo baviti a vi ćete je,

II. ODREĐIVANJE POLOŽAJA TEŽIŠTA

Otpornost R u kolu naizmjenične struje

Verovatnoća i Statistika I deo Teorija verovatnoće (zadaci) Beleške dr Bobana Marinkovića

MATEMATIČKO PROGRAMIRANJE I OPTIMIZACIJA

Testiranje statistiqkih hipoteza

SEMINAR IZ KOLEGIJA ANALITIČKA KEMIJA I. Studij Primijenjena kemija

S t r a n a 1. 1.Povezati jonsku jačinu rastvora: a) MgCl 2 b) Al 2 (SO 4 ) 3 sa njihovim molalitetima, m. za so tipa: M p X q. pa je jonska jačina:

FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila. Teorija kretanja drumskih vozila Vučno-dinamičke performanse vozila: MAKSIMALNA BRZINA

ΜΕΘΟΔΟΙ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ ΑΠΟΙΚΙΑΣ ΜΥΡΜΗΓΚΙΩΝ ANT COLONY OPTIMIZATION METHODS

10. STABILNOST KOSINA

( ) π. I slučaj-štap sa zglobovima na krajevima F. Opšte rešenje diferencijalne jednačine (1): min

Pismeni ispit iz matematike Riješiti sistem jednačina i diskutovati rješenja sistema u zavisnosti od parametra: ( ) + 1.

Minimalno povezujuće stablo

VJEŽBE 3 BIPOLARNI TRANZISTORI. Slika 1. Postoje npn i pnp bipolarni tranziostori i njihovi simboli su dati na slici 2 i to npn lijevo i pnp desno.

I.13. Koliki je napon između neke tačke A čiji je potencijal 5 V i referentne tačke u odnosu na koju se taj potencijal računa?

radni nerecenzirani materijal za predavanja

KONVEKSNI SKUPOVI. Definicije: potprostor, afin skup, konveksan skup, konveksan konus. 1/5. Back FullScr

Novi Sad god Broj 1 / 06 Veljko Milković Bulevar cara Lazara 56 Novi Sad. Izveštaj o merenju

Funkcije dviju varjabli (zadaci za vježbu)

Linearna algebra 2 prvi kolokvij,

NOMENKLATURA ORGANSKIH SPOJEVA. Imenovanje aromatskih ugljikovodika

Riješeni zadaci: Limes funkcije. Neprekidnost

Ĉetverokut - DOMAĆA ZADAĆA. Nakon odgledanih videa trebali biste biti u stanju samostalno riješiti sljedeće zadatke.

Dvanaesti praktikum iz Analize 1

5 Sistemi linearnih jednačina. a 11 x 1 + a 12 x a 1n x n = b 1 a 21 x 1 + a 22 x a 2n x n = b 2.

5. PARCIJALNE DERIVACIJE

UZDUŽNA DINAMIKA VOZILA

ZBIRKA POTPUNO RIJEŠENIH ZADATAKA

Betonske konstrukcije 1 - vežbe 3 - Veliki ekscentricitet -Dodatni primeri

POTPUNO RIJEŠENIH ZADATAKA PRIRUČNIK ZA SAMOSTALNO UČENJE

VILJUŠKARI. 1. Viljuškar se koristi za utovar standardnih euro-pool paleta na drumsko vozilo u sistemu prikazanom na slici.

a M a A. Može se pokazati da je supremum (ako postoji) jedinstven pa uvodimo oznaku sup A.

Akvizicija tereta. 5660t. Y= masa drva, X=masa cementa. Na brod će se ukrcati 1733 tona drva i 3927 tona cementa.

Transcript:

Mravlje kolonije (Ant Colony Optimization - ACO) + Primer ACO implementacije za problem trgovačkog putnika MPIO 2015/2016.

Ideja: oponašanje mrava prilikom kretanja od izvora hrane do mravinjaka. Mravi za sobom ostavljaju trag feromon, koji im pomaže u komunikaciji i konstrukciji rešenja. Mrav bira put u zavisnosti od toga koliko feromona ima na njemu. Što više mrava prođe putem, jači de biti trag feromona. Na kraju, svi mravi de se kretati istim putem. Dva osnovna koraka algoritma: - Konstrukcija rešenja - Pojačavanje feromona Uvodi se proces isparavanja feromona evaporacija Uvodi se i heuristika koja pomaže mravima pri odlučivanju

Traženje optimalnog puta između izvora hrane i mravinjaka Ova indirektna foma kooperacije naziva se stigmergija (stigmergy)

Osnovna šema:

Konstrukcija rešenja: Svaki mrav se može posmatrati kao jedna stohastička pohlepna (greedy) procedura koja konstruiše rešenje na probabilistički način Mrav dodaje komponente rešenja na prethodno izgrađene delove dok se ne kompletira dopustivo rešenje Ako se pretraživački prostor posmatra kao graf, svaki mrav konstruiše jednu stazu (path) u grafu - pretraživačkom prostoru Rešenje se gradi pomodu informacije iz heuristike i traga feromona

Konstrukcija rešenja: Ant Colony Optimization - ACO Trag feromona: - Feromon pamti karekteristike dobro izgrađenog rešenja, a to de se koristiti pri izgrađivanju novih rešenja mrava - Feromon se menja dinamički tokom potrage za rešenjem - Predstavlja memoriju kompletnog procesa potrage mrava za rešenjem. Informacija iz heuristike: - Ova informacija pomaže mravima tako što im nagoveštava kako da odlučuju prilikom izgradnje rešenja - Pitanje izbora heuristike je od velikog značaja za efikasnost celokupniog algoritma.

Feromon se pojačava pomodu ved izgrađenih rešenja, kroz fazu evaporacije i fazu pojačavanja. Faza evaporacije: U ovoj fazi feromon opada automatski po formuli τ ij = (1-ρ) τ ij, i,j=1,2,...,n ρϵ(0,1] je konstantna stopa evaporacije feromona i bira se proizvoljno iz intervala (0,1] Cilj evaporacije je da se izbegne preuranjena konvergencije svih mrava ka dobrim rešenjima, kao i da se podstakne raznovrnost (diversifikacija) pretraživanja

Faza pojačavanja feromona: - U ovoj fazi se pojačava feromon pomodu nađenog rešenja - Vrednost koju dodajemo zavisi od nađenog rešenja. - Strategija pojačavanja feromona zavisi od problema koji ACO rešava Mogude strategije osvežavanja feromona : 1. Online step-by step feromone update Trag feromona τ ij se osvežava od strane svakog mrava u svakom koraku konstrukcije rešenja.

Mogude strategije osvežavanja feromona (nastavak): 2. Online delayed feromone update Trag feromona τ ij se osvežava tek kada mrav generiše kompletno rešenje. Mrav de osvežiti trag feromona proporcionalno kvalitetu rešenja koji je konstruisao. 3. Offline feromone update Trag feromona τ ij se osvežava tek kada svi mravi generišu kompletno rešenje. Ova strategija se najčešde koristi u različitim vidovima: 3.a) Quality-based pheromone update Trag feromona se osvežava vrednošdu koja je proporcionalna najboljem pronađenom rešenju, ili k najboljih rešenja.

Mogude strategije osvežavanja feromona(nastavak): 3. Offline feromone update 3.a) Quality-based pheromone update 3.b) Rank-based pheromone update Samo mravi koji su našli k najboljih rešenja mogu da osveže trag feromona, u skladu sa rangom kvaliteta rešenja. 3.c) Worst pheromone update Mravi koji generišu najgore rešenje de smanjiti trag feromona. 3.d) Elitist pheromone update Samo mrav koji je našao najbolje rešenje de pojačati feromon da bi usmerio pretragu u tom smeru.

ACO for Travelling Salesman Problem Problem tgrovačkog putnika (TSP) Dat je skup čvorova V koji predstavljaju gradove V =n Skup grana E je skup svih uređenih parova (i,j), i,j V Svakoj grani (i,j) je dodeljena težina Cij (troškovi putovanja od i do j) Dobijamo usmereni težinski graf G=(V,E) Treba nadi turu u grafu sa najmanjom cenom, odnosno turu trgovačkog putnika sa najmanjim troškovima

ACO for Travelling Salesman Problem Definicija traga feromona i način konstrukcije rešenja? Trag feromona se dodeljuje svakoj grani (i,j) Može se predstaviti matricom feromona τ =[τ ij ], gde τ ij predstavlja poželjnost grane (i,j) u turi trgovačkog putnika Matrica traga feromona se inicijalizuje nekim početnim (obično jednakim) vrednostima Rešenje se konstruiše kao stohastička tura - svaki mrav konstruiše turu na stohastički način: za proizvoljno izabrani polazni grad i, naredni grad j se bira sa verovatnodom S= skup neposedenih čvorova iz V U početnoj iteraciji, svaki mrav bira polazni grad i na slučajan način.

ACO for Travelling Salesman Problem Modifikacija: Definiše se ij =1/d ij, gde je d ij rastojanje između čvorova i i j za ved izabrani grad i u turi, naredni grad j se bira sa verovatnodom α i β = parametri koji definišu relativni uticaj feromona i rastojanja Za α =0 ACO postaje stohastički greedy algoritam u kome je najvrovatnije da de najbliži grad biti izabran Za β=0 samo de feromoni usmeravati pretragu, i u ovom slučaju može lako dodi do stagnacije ACO u suboptimalnom rešenju Ova modifikacija je jedan vid jednostavne problem-dependent heuristike u okviru ACO

ACO for Travelling Salesman Problem Osvežavanje traga feromona: Svaki mrav de pojačati trag feromona na svakoj grani u konstruisanoj turi proporcionalno kvalitetu konstruisanog rešenja, odnosno ture π. Evaporacija feromona: Za svaku granu (i,j), feromon τ ij na ovoj grani evaporira na slededi način gde je ρϵ(0,1] konstantna stopa evaporacije feromona

ACO for Travelling Salesman Problem