Introduction to ABACUS - A branch-and-cut System

The software system ABACUS is an object-oriented framework for the implementation of branch-and-cut and branch-and-price algorithms. This paper shows the basics of its application to combinatorial and mixed integer optimization problems

Application of the Branch and Cut Method to the Vehicle Routing Problem

The successful application of Branch and Cut methods to the TSP has drawn attention also to the polyhedral properties of the symmetric capacitated vehicle routing problem, which is the capacitated counterpart of the TSP. We investigate three classes of valid inequalities for the CVRP, multistars, pathbin inequalities and hypotours and give computational results we obtained with a Branch and Cut implementation

M. Aghdaghi

Abstract The vehicle routing problem with backhauls (VRPB) as an extension of the classical vehicle routing problem (VRP) attempts to define a set of routes which services both linehaul customers whom product are to be delivered and backhaul customers whom goods need to be collected. A primary objective for the problem usually is minimizing the total distribution cost. Most real-life problems have other objectives addition to this common primary objective. This paper describes a multi-objective model for VRPB with time windows (VRPBTW) and some new assumptions. We present a goal programming approach and a heuristic algorithm to solve the problem. Computational experiments are carried out and performance of developed methods is discussed

BCP: una biblioteca para el desarrollo de algoritmos tipo Branch-and-Cut-and-Price

Se pretende en este TFG crea una biblioteca de clases en C++ que se componga de un conjunto de objetos adaptables, de forma que los métodos de las clases puedan ser modificados o enriquecidos para adaptarse a las especificaciones de cada problema

New approaches to protein docking

In the first part of this work, we propose new methods for protein docking. First, we present two approaches to protein docking with flexible side chains. The first approach is a fast greedy heuristic, while the second is a branch -&-cut algorithm that yields optimal solutions. For a test set of protease-inhibitor complexes, both approaches correctly predict the true complex structure. Another problem in protein docking is the prediction of the binding free energy, which is the the final step of many protein docking algorithms. Therefore, we propose a new approach that avoids the expensive and difficult calculation of the binding free energy and, instead, employs a scoring function that is based on the similarity of the proton nuclear magnetic resonance spectra of the tentative complexes with the experimental spectrum. Using this method, we could even predict the structure of a very difficult protein-peptide complex that could not be solved using any energy-based scoring functions. The second part of this work presents BALL (Biochemical ALgorithms Library), a framework for Rapid Application Development in the field of Molecular Modeling. BALL provides an extensive set of data structures as well as classes for Molecular Mechanics, advanced solvation methods, comparison and analysis of protein structures, file import/export, NMR shift prediction, and visualization. BALL has been carefully designed to be robust, easy to use, and open to extensions. Especially its extensibility, which results from an object-oriented and generic programming approach, distinguishes it from other software packages.Der erste Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit neuen Ansätzen zum Proteindocking. Zunächst stellen wir zwei Ansätze zum Proteindocking mit flexiblen Seitenketten vor. Der erste Ansatz beruht auf einer schnellen, gierigen Heuristik, während der zweite Ansatz auf branch-&-cut-Techniken beruht und das Problem optimal lösen kann. Beide Ansätze sind in der Lage die korrekte Komplexstruktur für einen Satz von Testbeispielen (bestehend aus Protease-Inhibitor-Komplexen) vorherzusagen. Ein weiteres, grösstenteils ungelöstes, Problem ist der letzte Schritt vieler Protein-Docking-Algorithmen, die Vorhersage der freien Bindungsenthalpie. Daher schlagen wir eine neue Methode vor, die die schwierige und aufwändige Berechnung der freien Bindungsenthalpie vermeidet. Statt dessen wird eine Bewertungsfunktion eingesetzt, die auf der Ähnlichkeit der Protonen-Kernresonanzspektren der potentiellen Komplexstrukturen mit dem experimentellen Spektrum beruht. Mit dieser Methode konnten wir sogar die korrekte Struktur eines Protein-Peptid-Komplexes vorhersagen, an dessen Vorhersage energiebasierte Bewertungsfunktionen scheitern. Der zweite Teil der Arbeit stellt BALL (Biochemical ALgorithms Library) vor, ein Rahmenwerk zur schnellen Anwendungsentwicklung im Bereich MolecularModeling. BALL stellt eine Vielzahl von Datenstrukturen und Algorithmen für die FelderMolekülmechanik,Vergleich und Analyse von Proteinstrukturen, Datei-Import und -Export, NMR-Shiftvorhersage und Visualisierung zur Verfügung. Beim Entwurf von BALL wurde auf Robustheit, einfache Benutzbarkeit und Erweiterbarkeit Wert gelegt. Von existierenden Software-Paketen hebt es sich vor allem durch seine Erweiterbarkeit ab, die auf der konsequenten Anwendung von objektorientierter und generischer Programmierung beruht

Un estudio sobre los problemas de enrutamiento de vehículos con aplicación en una red de distribución logística

Descargue el texto completo en el repositorio institucional de la Universidade Estadual de Campinas: https://hdl.handle.net/20.500.12733/5033Este trabajo presenta un estudio sobre el problema de ruteo de vehículos, brindando información sobre una clase de variantes que se encuentran en la literatura, desde la modelación clásica hasta los modelos más elaborados desarrollados mediante la incorporación de nuevos parámetros y restricciones que representan problemas prácticos en la logística distributiva, además, este estudio describe diferentes métodos de resolución, incluyendo técnicas conocidas de optimización, heurísticas y metaheurísticas. Específicamente, se estudió la variante del problema de enrutamiento de vehículos con múltiples depósitos y se aplicó a un caso de estudio que involucra la entrega de productos de una empresa de tamaño mediano. Una combinación híbrida que abarca métodos de resolución exactos y heurísticos fue la estrategia utilizada para construir rutas con la distancia más corta posible para la distribución del producto. Para la implementación del método exacto y la heurística propuesta se optó por el uso directo de software comercial para resolver problemas de programación lineal entera. El método aproximado elegido se refiere a una rutina de dos fases, en la que la primera fase consiste en agrupar vértices por algún tipo de similitud y la segunda fase construye una ruta específica para cada grupo

New approaches to protein docking

In the first part of this work, we propose new methods for protein docking. First, we present two approaches to protein docking with flexible side chains. The first approach is a fast greedy heuristic, while the second is a branch -&-cut algorithm that yields optimal solutions. For a test set of protease-inhibitor complexes, both approaches correctly predict the true complex structure. Another problem in protein docking is the prediction of the binding free energy, which is the the final step of many protein docking algorithms. Therefore, we propose a new approach that avoids the expensive and difficult calculation of the binding free energy and, instead, employs a scoring function that is based on the similarity of the proton nuclear magnetic resonance spectra of the tentative complexes with the experimental spectrum. Using this method, we could even predict the structure of a very difficult protein-peptide complex that could not be solved using any energy-based scoring functions. The second part of this work presents BALL (Biochemical ALgorithms Library), a framework for Rapid Application Development in the field of Molecular Modeling. BALL provides an extensive set of data structures as well as classes for Molecular Mechanics, advanced solvation methods, comparison and analysis of protein structures, file import/export, NMR shift prediction, and visualization. BALL has been carefully designed to be robust, easy to use, and open to extensions. Especially its extensibility, which results from an object-oriented and generic programming approach, distinguishes it from other software packages.Der erste Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit neuen Ansätzen zum Proteindocking. Zunächst stellen wir zwei Ansätze zum Proteindocking mit flexiblen Seitenketten vor. Der erste Ansatz beruht auf einer schnellen, gierigen Heuristik, während der zweite Ansatz auf branch-&-cut-Techniken beruht und das Problem optimal lösen kann. Beide Ansätze sind in der Lage die korrekte Komplexstruktur für einen Satz von Testbeispielen (bestehend aus Protease-Inhibitor-Komplexen) vorherzusagen. Ein weiteres, grösstenteils ungelöstes, Problem ist der letzte Schritt vieler Protein-Docking-Algorithmen, die Vorhersage der freien Bindungsenthalpie. Daher schlagen wir eine neue Methode vor, die die schwierige und aufwändige Berechnung der freien Bindungsenthalpie vermeidet. Statt dessen wird eine Bewertungsfunktion eingesetzt, die auf der Ähnlichkeit der Protonen-Kernresonanzspektren der potentiellen Komplexstrukturen mit dem experimentellen Spektrum beruht. Mit dieser Methode konnten wir sogar die korrekte Struktur eines Protein-Peptid-Komplexes vorhersagen, an dessen Vorhersage energiebasierte Bewertungsfunktionen scheitern. Der zweite Teil der Arbeit stellt BALL (Biochemical ALgorithms Library) vor, ein Rahmenwerk zur schnellen Anwendungsentwicklung im Bereich MolecularModeling. BALL stellt eine Vielzahl von Datenstrukturen und Algorithmen für die FelderMolekülmechanik,Vergleich und Analyse von Proteinstrukturen, Datei-Import und -Export, NMR-Shiftvorhersage und Visualisierung zur Verfügung. Beim Entwurf von BALL wurde auf Robustheit, einfache Benutzbarkeit und Erweiterbarkeit Wert gelegt. Von existierenden Software-Paketen hebt es sich vor allem durch seine Erweiterbarkeit ab, die auf der konsequenten Anwendung von objektorientierter und generischer Programmierung beruht