602 research outputs found

    A phenotypic analysis of three population-based metaheuristics

    Get PDF
    Metaheuristics are used as very good optimization methods and they imitate natural, biologic, social and cultural process. In this work, we evaluate and compare three different metaheuristics which are population-based: Genetic Algorithms, CHC and Scatter Search. They work with a set of solutions in contrast to trajectory-based metaheuristics which use an only solution. From a comparative analysis, we can infer that Genetic Algorithms and CHC algorithms can solve satisfactorily problems with a growing complexity. While Scatter Search provides high quality solutions but its computational effort is very high too.Workshop de Agentes y Sistemas Inteligentes (WASI)Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

    Iterative restricted space search : a solving approach based on hybridization

    Get PDF
    Face à la complexité qui caractérise les problèmes d'optimisation de grande taille l'exploration complète de l'espace des solutions devient rapidement un objectif inaccessible. En effet, à mesure que la taille des problèmes augmente, des méthodes de solution de plus en plus sophistiquées sont exigées afin d'assurer un certain niveau d 'efficacité. Ceci a amené une grande partie de la communauté scientifique vers le développement d'outils spécifiques pour la résolution de problèmes de grande taille tels que les méthodes hybrides. Cependant, malgré les efforts consentis dans le développement d'approches hybrides, la majorité des travaux se sont concentrés sur l'adaptation de deux ou plusieurs méthodes spécifiques, en compensant les points faibles des unes par les points forts des autres ou bien en les adaptant afin de collaborer ensemble. Au meilleur de notre connaissance, aucun travail à date n'à été effectué pour développer un cadre conceptuel pour la résolution efficace de problèmes d'optimisation de grande taille, qui soit à la fois flexible, basé sur l'échange d'information et indépendant des méthodes qui le composent. L'objectif de cette thèse est d'explorer cette avenue de recherche en proposant un cadre conceptuel pour les méthodes hybrides, intitulé la recherche itérative de l'espace restreint, ±Iterative Restricted Space Search (IRSS)>>, dont, la principale idée est la définition et l'exploration successives de régions restreintes de l'espace de solutions. Ces régions, qui contiennent de bonnes solutions et qui sont assez petites pour être complètement explorées, sont appelées espaces restreints "Restricted Spaces (RS)". Ainsi, l'IRSS est une approche de solution générique, basée sur l'interaction de deux phases algorithmiques ayant des objectifs complémentaires. La première phase consiste à identifier une région restreinte intéressante et la deuxième phase consiste à l'explorer. Le schéma hybride de l'approche de solution permet d'alterner entre les deux phases pour un nombre fixe d'itérations ou jusqu'à l'atteinte d'une certaine limite de temps. Les concepts clés associées au développement de ce cadre conceptuel et leur validation seront introduits et validés graduellement dans cette thèse. Ils sont présentés de manière à permettre au lecteur de comprendre les problèmes que nous avons rencontrés en cours de développement et comment les solutions ont été conçues et implémentées. À cette fin, la thèse a été divisée en quatre parties. La première est consacrée à la synthèse de l'état de l'art dans le domaine de recherche sur les méthodes hybrides. Elle présente les principales approches hybrides développées et leurs applications. Une brève description des approches utilisant le concept de restriction d'espace est aussi présentée dans cette partie. La deuxième partie présente les concepts clés de ce cadre conceptuel. Il s'agit du processus d'identification des régions restreintes et des deux phases de recherche. Ces concepts sont mis en oeuvre dans un schéma hybride heuristique et méthode exacte. L'approche a été appliquée à un problème d'ordonnancement avec deux niveaux de décision, relié au contexte des pâtes et papier: "Pulp Production Scheduling Problem". La troisième partie a permit d'approfondir les concepts développés et ajuster les limitations identifiées dans la deuxième partie, en proposant une recherche itérative appliquée pour l'exploration de RS de grande taille et une structure en arbre binaire pour l'exploration de plusieurs RS. Cette structure a l'avantage d'éviter l'exploration d 'un espace déjà exploré précédemment tout en assurant une diversification naturelle à la méthode. Cette extension de la méthode a été testée sur un problème de localisation et d'allocation en utilisant un schéma d'hybridation heuristique-exact de manière itérative. La quatrième partie généralise les concepts préalablement développés et conçoit un cadre général qui est flexible, indépendant des méthodes utilisées et basé sur un échange d'informations entre les phases. Ce cadre a l'avantage d'être général et pourrait être appliqué à une large gamme de problèmes

    A Hybrid Water Distribution Networks Design Optimization Method Based on a Search Space Reduction Approach and a Genetic Algorithm

    Get PDF
    This work presents a new approach to increase the efficiency of the heuristics methods applied to the optimal design of water distribution systems. The approach is based on reducing the search space by bounding the diameters that can be used for every network pipe. To reduce the search space, two opposite extreme flow distribution scenarios are analyzed and velocity restrictions to the pipe flow are then applied. The first scenario produces the most uniform flow distribution in the network. The opposite scenario is represented by the network with the maximum flow accumulation. Both extreme flow distributions are calculated by solving a quadratic programming problem, which is a very robust and efficient procedure. This approach has been coupled to a Genetic Algorithm (GA). The GA has an integer coding scheme and variable number of alleles depending on the number of diameters comprised within the velocity restrictions. The methodology has been applied to several benchmark networks and its performance has been compared to a classic GA formulation with a non-bounded search space. It considerably reduced the search space and provided a much faster and more accurate convergence than the GA formulation. This approach can also be coupled to other metaheuristics

    Integrated feedstock optimisation for multi-product polymer production

    Get PDF
    Thesis (PhD)--Stellenbosch University, 2022.ENGLISH ABSTRACT: A chemical complex can have multiple value chains, some of which may span across geographical locations. Decisions regarding the distribution of feedstock and intermediate feedstock to different production units can occur at different time intervals. This is highlighted as two problems, a feedstock distribution problem and an intermediate feedstock distribution problem. Unexpected events can cause an imbalanced value chain which requires timely decision-making to mitigate further adverse consequences. Scheduling methods can provide decision support during such events. The purpose of this research study is to develop an integrated decision support system which handles the two problems as a single problem and maximises profit in the value chain for hourly and daily decision-making. A high-level DSS architecture is presented that incorporates metaheuristic algorithms to generate production schedules for distribution of feedstock through the value chain. The solution evaluation process contains a balancing period to enable the application of metaheuristics to this type of problem and a novel encoding scheme is proposed for the hourly interval problem. It was found that metaheuristics algorithms can be used for this problem and integrated into the proposed decision support system.AFRIKAANSE OPSOMMING: ’n Chemiese kompleks kan verskeie waardekettings hê, waarvan sommige oor geografiese gebiede strek. Besluite rakende die verspreiding van grondstowwe en intermediêre grondstowwe na verskillende produksie-eenhede kan op verskillende tydsintervalle plaasvind. Dit word uitgelig as twee probleme: ’n probleem met die verspreiding van grondstowwe en ’n intermediêre grondstowwe verspreidingsprobleem. Onverwagte gebeure kan ’n ongebalanseerde waardeketting veroorsaak wat tydige besluitneming benodig om verdere gevolge te versag. Beplanningsmetodes kan ondersteuning bied tydens sulke geleenthede. Die doel van hierdie navorsingstudie was om ’n geïntegreerde stelsel vir besluitnemingsondersteuning oor die twee probleme as een probleem te ontwikkel, wat wins in die waardeketting vir uurlikse en daaglikse besluitneming maksimeer. ’n Hoëvlak DSS-argitektuur word aangebied met metaheuristieke om produksieskedules vir verspreidingstowwe deur die waardeketting te genereer. Die oplossingsevalueringsproses bevat ’n balanseerperiode om die metaheuristiek op hierdie tipe probleme toe te pas, en ’n nuwe koderingskema word voorgestel vir die uurlikse intervalprobleem. Die gevolgtrekking word gemaak dat metaheuristieke vir hierdie probleem gebruik kan word en ge¨ıntegreer kan word in die voorgestelde ondersteuningsstelsel vir besluitneming.Doctora

    Comparison of metaheuristic strategies for peakbin selection in proteomic mass spectrometry data

    Get PDF
    Mass spectrometry (MS) data provide a promising strategy for biomarker discovery. For this purpose, the detection of relevant peakbins in MS data is currently under intense research. Data from mass spectrometry are challenging to analyze because of their high dimensionality and the generally low number of samples available. To tackle this problem, the scientific community is becoming increasingly interested in applying feature subset selection techniques based on specialized machine learning algorithms. In this paper, we present a performance comparison of some metaheuristics: best first (BF), genetic algorithm (GA), scatter search (SS) and variable neighborhood search (VNS). Up to now, all the algorithms, except for GA, have been first applied to detect relevant peakbins in MS data. All these metaheuristic searches are embedded in two different filter and wrapper schemes coupled with Naive Bayes and SVM classifiers

    An innovative metaheuristic strategy for solar energy management through a neural networks framework

    Get PDF
    Proper management of solar energy as an effective renewable source is of high importance toward sustainable energy harvesting. This paper offers a novel sophisticated method for predicting solar irradiance (SIr) from environmental conditions. To this end, an efficient metaheuristic technique, namely electromagnetic field optimization (EFO), is employed for optimizing a neural network. This algorithm quickly mines a publicly available dataset for nonlinearly tuning the network parameters. To suggest an optimal configuration, five influential parameters of the EFO are optimized by an extensive trial and error practice. Analyzing the results showed that the proposed model can learn the SIr pattern and predict it for unseen conditions with high accuracy. Furthermore, it provided about 10% and 16% higher accuracy compared to two benchmark optimizers, namely shuffled complex evolution and shuffled frog leaping algorithm. Hence, the EFO-supervised neural network can be a promising tool for the early prediction of SIr in practice. The findings of this research may shed light on the use of advanced intelligent models for efficient energy development

    Edge computing and iot analytics for agile optimization in intelligent transportation systems

    Full text link
    [EN] With the emergence of fog and edge computing, new possibilities arise regarding the data-driven management of citizens' mobility in smart cities. Internet of Things (IoT) analytics refers to the use of these technologies, data, and analytical models to describe the current status of the city traffic, to predict its evolution over the coming hours, and to make decisions that increase the efficiency of the transportation system. It involves many challenges such as how to deal and manage real and huge amounts of data, and improving security, privacy, scalability, reliability, and quality of services in the cloud and vehicular network. In this paper, we review the state of the art of IoT in intelligent transportation systems (ITS), identify challenges posed by cloud, fog, and edge computing in ITS, and develop a methodology based on agile optimization algorithms for solving a dynamic ride-sharing problem (DRSP) in the context of edge/fog computing. These algorithms allow us to process, in real time, the data gathered from IoT systems in order to optimize automatic decisions in the city transportation system, including: optimizing the vehicle routing, recommending customized transportation modes to the citizens, generating efficient ride-sharing and car-sharing strategies, create optimal charging station for electric vehicles and different services within urban and interurban areas. A numerical example considering a DRSP is provided, in which the potential of employing edge/fog computing, open data, and agile algorithms is illustrated.This work was partially supported by the Spanish Ministry of Science (PID2019111100RB-C21/AEI/10.13039/501100011033, RED2018-102642-T), and the Erasmus+ program (2019I-ES01-KA103-062602).Peyman, M.; Copado, PJ.; Tordecilla, RD.; Do C. Martins, L.; Xhafa, F.; Juan-Pérez, ÁA. (2021). Edge computing and iot analytics for agile optimization in intelligent transportation systems. Energies. 14(19):1-26. https://doi.org/10.3390/en14196309126141
    corecore