jednoduchá heuristika asymetrické okolí stavový prostor, kde nelze zabloudit připustit zhoršují cí tahy Pokročilé heuristiky

Podobné dokumenty
11. Tabu prohledávání

8. Simulované ochlazování Simulated Annealing, SA

Grafové algoritmy. Programovací techniky

Grafové algoritmy. Programovací techniky

Řešení problému vážené splnitelnosti booleovské formule pokročilou iterativní metodou

Algoritmizace prostorových úloh

Profilová část maturitní zkoušky 2013/2014

Profilová část maturitní zkoušky 2017/2018

Datové struktury 2: Rozptylovací tabulky

7. Heuristické metody

Seminář z umělé inteligence. Otakar Trunda

Metody návrhu algoritmů, příklady. IB111 Programování a algoritmizace

12. Globální metody MI-PAA

Úvod do úloh plánování rozvozu (Vehicle Routing Problems)

Optimalizační algoritmy inspirované chováním mravenců

Optimalizační algoritmy inspirované chováním mravenců

Binární vyhledávací stromy pokročilé partie

Ant Colony Optimization 1 / 26

Seznámení se se zvolenou pokročilou iterativní metodou na problému batohu

TÉMATICKÝ OKRUH Softwarové inženýrství

1 Webový server, instalace PHP a MySQL 13

3. úloha - problém batohu metodami branch & bound, dynamické programování, heuristika s testem

Návrh Designu: Radek Mařík

3. Třídy P a NP. Model výpočtu: Turingův stroj Rozhodovací problémy: třídy P a NP Optimalizační problémy: třídy PO a NPO MI-PAA

vyhledávací stromové struktury

Da D to t v o é v ty t py IB111: Datové typy

Algoritmy pro shlukování prostorových dat

Prohledávání do šířky = algoritmus vlny

Obsah prezentace. Základní pojmy v teorii o grafech Úlohy a prohledávání grafů Hledání nejkratších cest

Základy umělé inteligence

Projekční algoritmus. Urychlení evolučních algoritmů pomocí regresních stromů a jejich zobecnění. Jan Klíma

Metody síťové analýzy

NP-ÚPLNÉ PROBLÉMY. Doc. RNDr. Josef Kolář, CSc. Katedra teoretické informatiky, FIT České vysoké učení technické v Praze

Úvod do mobilní robotiky AIL028

Algoritmizace a programování

bfs, dfs, fronta, zásobník, prioritní fronta, halda

Drsná matematika III 10. demonstrovaná cvičení Kostry grafů

Otázky ke státní závěrečné zkoušce

PB153 Operační systémy a jejich rozhraní

2. úkol MI-PAA. Jan Jůna (junajan)

"Agent Hledač" (3. přednáška)

Odečítání pozadí a sledování lidí z nehybné kamery. Ondřej Šerý

ČVUT FEL X36PAA - Problémy a algoritmy. 5. úloha - Seznámení se se zvolenou pokročilou iterativní metodou na problému batohu

Konstruktory a destruktory

Trénování sítě pomocí učení s učitelem

Dynamicky vázané metody. Pozdní vazba, virtuální metody

Základní datové struktury

Řešení: PŘENESVĚŽ (N, A, B, C) = přenes N disků z A na B pomocí C

Objektově orientované technologie Dynamický náhled Sekvenční diagram (Realizace UC) Daniela Szturcová

TGH06 - Hledání nejkratší cesty

Load Balancer. RNDr. Václav Petříček. Lukáš Hlůže Václav Nidrle Přemysl Volf Stanislav Živný

Definice 9.4. Nedeterministický algoritmus se v některých krocích může libovolně rozhodnout pro některé z několika možných různých pokračování.

Vyhledávání. doc. Mgr. Jiří Dvorský, Ph.D. Katedra informatiky Fakulta elektrotechniky a informatiky VŠB TU Ostrava. Prezentace ke dni 21.

Standardní algoritmy vyhledávací.

Algoritmus pro hledání nejkratší cesty orientovaným grafem

Hledání správné cesty

Sledování provozu sítě

Úvod do teorie grafů

Úvod do zpracování signálů

III. MKP vlastní kmitání

bfs, dfs, fronta, zásobník, prioritní fronta, halda

TGH06 - Hledání nejkratší cesty

5 Orientované grafy, Toky v sítích

Propojování sítí,, aktivní prvky a jejich principy

SEMESTRÁLNÍ PRÁCE Z PŘEDMĚTU STATISTIKY

popel, glum & nepil 16/28

Rekurzivní algoritmy

Kódování signálu. Problémy při návrhu linkové úrovně. Úvod do počítačových sítí. Linková úroveň

Dopravní plánování a modelování (11 DOPM )

1. Směrovače směrového protokolu směrovací tabulku 1.1 TTL

Struktury a vazebné energie iontových klastrů helia

4EK311 Operační výzkum. 1. Úvod do operačního výzkumu

Spojová implementace lineárních datových struktur

MATURITNÍ OTÁZKY ELEKTROTECHNIKA - POČÍTAČOVÉ SYSTÉMY 2003/2004 PROGRAMOVÉ VYBAVENÍ POČÍTAČŮ

CLARKEOVA-WRIGHTOVA METODA ŘEŠENÍ ÚLOHY VRP

Vyvažování zátěže na topologii přepínačů s redundandními linkami

Analýza dat na PC I.

Pravděpodobnost, náhoda, kostky

7. Rozdělení pravděpodobnosti ve statistice

Efektivní hledání nejkratších cest v sítích hromadné přepravy osob

Teorie rozhodování (decision theory)

Kombinatorická minimalizace

PHP framework Nette. Kapitola Úvod. 1.2 Architektura Nette

Investiční rozhodování statická metoda část 1

Modely datové. Další úrovní je logická úroveň Databázové modely Relační, Síťový, Hierarchický. Na fyzické úrovni se jedná o množinu souborů.

Přepínaný Ethernet. Virtuální sítě.

Pravděpodobnost, náhoda, kostky

STRUČNÝ NÁVOD K POUŽITÍ

AS-Interface. AS-Interface. = Jednoduché systémové řešení

Datové typy a struktury

ROZHODOVACÍ PROCEDURY A VERIFIKACE PAVEL SURYNEK, KTIML

FlowMon ADS 3. Nová generace řešení pro analýzu provozu datové sítě. Pavel Minařík

Platforma.NET 11.NET Framework 11 Visual Basic.NET Základní principy a syntaxe 13

NSWI /2011 ZS. Principy cpypočítačůčů aoperačních systémů ARCHITEKTURA

Ing. Ondřej Kika, Ph.D. Ing. Radim Matela. Analýza zemětřesení metodou ELF

Dynamické datové struktury I.

Základy umělé inteligence

Static Load Balancing Applied to Time Dependent Mechanical Problems

Zobrazování barev Josef Pelikán CGG MFF UK Praha.

VYUŽITÍ PRAVDĚPODOBNOSTNÍ METODY MONTE CARLO V SOUDNÍM INŽENÝRSTVÍ

Transkript:

Pokročilé heuristiky jednoduchá heuristika asymetrické stavový prostor, kde nelze zabloudit připustit zhoršují cí tahy pokročilá heuristika symetrické stavový prostor, který vyžaduje řízení 1 2 Paměť pouze nejlepší připustit zhoršují cí tahy pouze nejlepší, včetně nejméně špatného asymetrické symetrické dynamicky řízené optimalizační kritérium Tabu prohledávání modifikovaná heuristická funkce základ adaptace a učení: jaké prvky (rysy) řešení mají podstatný vliv na kvalitu řešení strukturu řešení špatné strategické rozhodnutí může přinést více informace než dobré náhodné rozhodnutí (Glover, Laguna) paměť (historie hledání) 3 4 Příklad: MAX 3SAT Cíle řízení Optimalizační kritérium: počet splněných klauzulí Očekávaná hodnota při náhodném ohodnocení: 7/8 všech klauzulí Špatné strategické rozhodnutí: nechť např. y 15 :=0 průměrně splněna jen ¼ klauzulí poučení: lépe držet y 15 na 1 5 rovnoměrný průzkum stavového prostoru diversifikace příklad: zabránit příliščasnému návratu k výchozímu stavu; s =m(s); m -1 je po daný počet tahů konvergence k finálnímu řešení intensifikace příklad: zakázaný tah vede k dosud nejlepšímu řešení; aspirační kritérium vede k překonání 6 1

Diverzifikace Příklad: MAX 3SAT s m m -1 s po stanovenou dobu Nechť m změnit hodnotu y 5 Pak m m -1 Konkrétní implementace vypadá, jako bychom zakazovali m, nikoli m -1 zpět ne prozkoumat 7 8 Řízení prohledávání řízení heuristické funkce aspirace pokuty odměny typicky: diverzifikace typicky: intenzifikace Intenzifikace a diverzifikace obě metody (řízení a modifikace heuristické funkce) mohou sloužit oběma cílům řízení : zpravidla vyloučení stavů, které nechceme prohledávat které jsou příliš podobné známým stavům které nejsou dost podobné známým stavům modifikace heuristické funkce: pokutování příliš podobných / odměňování nepodobných odměňování podobných / pokutování nepodobných 9 10 Práce s pamětí úplný záznam všech tahů není možný často potřebné zakázat tahy s podobnými vlastnostmi vyhledávání musí být rychlé abstrakce tah nebo skupinu tahů popsat pomocí atributů skladovat omezený počet elitních řešení resp. jejich sousedů (explicitní paměť) skladovat historii po omezený počet tahů (implicitní krátkodobá (sekvenční) paměť) skladovat omezené statistiky pro celý průběh (implicitní dlouhodobá (frekvenční) paměť) 11 Řízení tah atribut atribut atribut tahu tah přijat do kvantitativní ohodnocení a práh aspirace (překonání ) OR aspirace tahu (překonání ) 12 2

Krátkodobá paměť Atributy k zaznamenání: změna hodnoty heuristické funkce o B-A změna hodnoty heuristické funkce z hodnoty A na hodnotu B změna hodnoty j-té konfigurační proměnné změna hodnoty j-té konfigurační proměnné z hodnoty a na hodnotu b změna hodnoty charakteristické funkce o B-A změna hodnoty charakteristické funkce z hodnoty A na hodnotu B Tabu z krátkodobé paměti obecně: zákaz operace, která atribut vrátí zpět zákaz opakování operace (cykly!) po dobu lhůty ( tenure) obecně pro každý atribut jiná může být dynamická návrat 1 or návrat 2 návrat 1 and návrat 2 návrat 1 and návrat 2, přičemž v minulosti se obě změny udály současně návrat (změna) hodnoty heuristické funkce návrat (změna) hodnoty charakteristické funkce 13 14 Volba lhůty statická: t=7, t=sqrt(n) dynamická: t=5..9, t=(0,5..2).sqrt(n) strategie změny? Aspirační kritéria základní možnost: jestliže všechny tahy jsou, přijmout nejméně tah aspirace tahu: vede k dosud nejlepšímu řešení vede k odlišnému řešení 15 16 Dlouhodobá paměť Statistika: četnosti jednotlivých případů vzhledem ke všem případům (např. počet iterací) sumárnímu počtu výskytu všech případů maximálnímu počtu výskytu případu průměrnému počtu výskytu případu Užití četnosti Binární atributy: výchozí (které jsou v původní konfiguraci a nejsou ve výsledné) cílové (které nejsou v původní konfiguraci a jsou ve výsledné) Pokuta/odměna založená na četnostech výchozích a cílových atributů 17 18 3

Příklad: MAX 3SAT Dlouhodobá paměť: četnost splnění každé klauzule Implementována jako počet splnění a počet iterací Málo splněné klauzule mají větší váhu při výpočtu optimalizačního kritéria (diverzifikace) Alternativně: počet splnění a počet splnění jakékoli klauzule Tabu Search Optimization of Optical Ring Transport Networks G. D. Morley, W. D. Grover Proc. IEEE Globecom 2001, St. Antonio, Texas, USA http://www.ee.ualberta.ca/~grover/pdf/morley_grover_tabu_search_globecom_2001.pdf 19 20 Problém Dáno množina komunikačních uzlů datové toky mezi nimi možné propustnosti a latence různých implementací kruhové sítě parametry pro výpočet ceny každé implementace Nalézt nejlevnější konfiguraci sítě, která vyhoví komunikačním požadavkům Přípravný krok Vygenerovat všechny (rozumné) kruhové sítě specializovaným nástrojem výčtem cyklů v grafu komunikací a výčtem všech implementací každého cyklu množina kandidátních kruhů 21 22 Stavový prostor Optimalizační kritérium Stav: množina skutečně použitých kruhů Operace: přidej kruh z množiny kandidátních kruhů odejmi kruh Vlastnosti symetrický tahů odejmi je vždy značně více než tahů přidej 23 Výpočet: daná topologie sítě a komunikační nároky směrování sítě volba síťových prvků cena sítě 24 4

Heuristická funkce pro vložení kruhu: poměr celkové propustnosti a celkové ceny řešení Heuristická funkce pro odejmutí kruhu: poměr propustnosti a ceny odebíraného kruhu Tabu lhůta pro přidání delší než lhůta pro odejmutí (tahů pro přidání je více) Krátkodobá paměť: [číslo kruhu, krok kdy vyprší lhůta] Aspirační kritérium: tah vede k novému nejlepšímu řešení Převod u na pokutu (vyřeší situace, kdy všechny tahy jsou ) 25 26 Strategické oscilace kapacita dostačuje kapacita nedostačuje Efektivnířešení bude zřejmě takové, kde všechny kruhy budou vytíženy, tj. blízko hranice množiny Výpočet výpočet kandidátních kruhů a (přípustného) počátečního řešení kruhy jsou odebírány v pořadí daném hodnotou příslušné heuristické funkce (s pokutami), dokud je konfigurace řešením kruhy jsou přidávány v pořadí daném hodnotou příslušné heuristické funkce (s pokutami), dokud není konfigurace řešením řešení 27 28 Restart diverzifikace detekce stagnace a návratu k opakovanému řešení volba zaručeně odlišného dalšího počátečního řešení 29 Dlouhodobá paměť Hash každého navštíveného řešení (!) detekce návratu Frekvence výskytu kruhu v řešení Průměrný podíl přenosu kruhem na celkovém přenosu (vliv kruhu) vliv na pravděpodobnost výběru kruhu v novém řešení pro restart (velký podíl v minulosti snižuje pravděpodobnost, diverzifikace) 30 5