Inteligência artificial e computação quântica para solução de problemas de logística industrial
| Ano de defesa: | 2025 |
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| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos |
| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Física - PPGF
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Palavras-chave em Inglês: | |
| Área do conhecimento CNPq: | |
| Link de acesso: | https://hdl.handle.net/20.500.14289/22030 |
Resumo: | The warehouse management problem discussed in this dissertation consists of optimizing the allocation of items in a storage system ordered similarly to a queue and minimizing reallocations of these items. For this purpose, this research proposes three strategies: Quantum Annealing, Simulated Annealing and a Recommendation System, the latter also responsible for generating parameters for the other methods. The results showed that the Recommendation System stood out in terms of processing time and significantly reduced reinsertions. On the other hand, Simulated Annealing achieved even better results, with a significant reduction in the number of reinsertions compared to the company's current method. Both methods revealed practical potential and viable integration into industrial systems. In the quantum approach, despite restrictions on the instances executed, the evolution of the system's energy indicates competitive potential in relation to Simulated Annealing, especially considering the expected advances in fault-tolerant computers. Although currently quantum computers are limited and susceptible to a considerable level of noise, the results obtained already point to practical and promising applications. In addition, a connection was identified between the Lift metric for association rule and the g^(2)(τ) correlation function of quantum optics. On this basis, a study was started to verify the feasibility of developing a quantum recommendation algorithm, whose initial discussions are presented at the end of the dissertation. |
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Valério, Amanda GabrielaVillas-Bôas, Celso Jorgehttp://lattes.cnpq.br/5700887540085418http://lattes.cnpq.br/1235684956629075https://orcid.org/0000-0002-6207-8781https://orcid.org/0000-0001-5622-786X2025-05-08T14:11:22Z2025-02-24VALÉRIO, Amanda Gabriela. Inteligência artificial e computação quântica para solução de problemas de logística industrial. 2025. Dissertação (Mestrado em Física) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/22030.https://hdl.handle.net/20.500.14289/22030The warehouse management problem discussed in this dissertation consists of optimizing the allocation of items in a storage system ordered similarly to a queue and minimizing reallocations of these items. For this purpose, this research proposes three strategies: Quantum Annealing, Simulated Annealing and a Recommendation System, the latter also responsible for generating parameters for the other methods. The results showed that the Recommendation System stood out in terms of processing time and significantly reduced reinsertions. On the other hand, Simulated Annealing achieved even better results, with a significant reduction in the number of reinsertions compared to the company's current method. Both methods revealed practical potential and viable integration into industrial systems. In the quantum approach, despite restrictions on the instances executed, the evolution of the system's energy indicates competitive potential in relation to Simulated Annealing, especially considering the expected advances in fault-tolerant computers. Although currently quantum computers are limited and susceptible to a considerable level of noise, the results obtained already point to practical and promising applications. In addition, a connection was identified between the Lift metric for association rule and the g^(2)(τ) correlation function of quantum optics. On this basis, a study was started to verify the feasibility of developing a quantum recommendation algorithm, whose initial discussions are presented at the end of the dissertation.O problema de gerenciamento de estoques, abordado nesta dissertação, consiste em otimizar a alocação de itens em um sistema de armazenamento ordenado similarmente à uma fila e minimizando realocações destes itens. Para isso, esta pesquisa propõe três estratégias: Quantum Annealing, Simulated Annealing e um Sistema de Recomendação, este último responsável também pela geração de parâmetros para os demais métodos. Os resultados mostraram que o Sistema de Recomendação se destacou pelo tempo de processamento e reduziu significativamente as reinserções. Por outro lado, o Simulated Annealing apresentou resultados ainda melhores, com uma redução significativa no número de reinserções comparado ao método atualmente usado na empresa. Ambos os métodos mostraram potencial prático e integração viável em sistemas industriais. Na abordagem quântica, apesar de restrições nas instâncias executadas, a evolução da energia do sistema indica potencial competitivo em relação ao Simulated Annealing, especialmente considerando os avanços esperados em computadores tolerantes à falha. Mesmo que atualmente os computadores quânticos são limitados e sujeitos à um nível de ruído considerável, os resultados obtidos já apontam aplicações práticas e promissoras. Adicionalmente, identificou-se uma conexão entre a métrica Lift para regras de associação e a função de correlação g^(2)(τ) da óptica quântica. Com base nisso, iniciou-se um estudo para verificar a viabilidade de desenvolvimento de um algoritmo quântico de recomendação, cujas discussões iniciais são apresentadas ao final da dissertação.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)ProEx nº 3525/2021-78 (MAI/DAI), Centro De Pesquisas Avançadas Wernher Von BraunAIn / ProEx nº 6000/2023-56 (MAI/DAI), Centro De Pesquisas Avançadas Wernher Von BraunProcesso n°139701/2023-0, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Física - PPGFUFSCarhttps://arxiv.org/abs/2411.11756https://arxiv.org/abs/2411.17575Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessWarehouse management problemRecommendation algorithmsQuantum algorithmsCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA GERAL::FISICA CLASSICA E FISICA QUANTICA; MECANICA E CAMPOSCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOProblema do gerenciamento de estoqueAlgoritmos de recomendaçãoAlgoritmos quânticosInteligência artificial e computação quântica para solução de problemas de logística industrialArtificial intelligence and quantum computing for solving industrial logistics problemsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDissertaçãoAmanda_Final.pdfDissertaçãoAmanda_Final.pdfapplication/pdf2417012https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/50ac0737-2041-47eb-b01a-7c05968ca1bc/downloada4f097ab4ac5bd160a8550654cf45689MD51trueAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8905https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/35ffd7f6-c1e1-4a6a-b194-9dcb3a6241aa/download57e258e544f104f04afb1d5e5b4e53c0MD53falseAnonymousREADTEXTDissertaçãoAmanda_Final.pdf.txtDissertaçãoAmanda_Final.pdf.txtExtracted texttext/plain105060https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/6b21880d-3f22-4185-844d-2bea1a76acdf/downloade2c7d4af2a5befb20b585c9beeb252e8MD54falseAnonymousREADTHUMBNAILDissertaçãoAmanda_Final.pdf.jpgDissertaçãoAmanda_Final.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg4264https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/63a98779-8515-4dae-9e6a-fba5d49eed55/download39ad0397fe2c66f683d2962f6599c039MD55falseAnonymousREAD20.500.14289/220302025-05-09 00:01:12.415http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/22030https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-05-09T03:01:12Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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The warehouse management problem discussed in this dissertation consists of optimizing the allocation of items in a storage system ordered similarly to a queue and minimizing reallocations of these items. For this purpose, this research proposes three strategies: Quantum Annealing, Simulated Annealing and a Recommendation System, the latter also responsible for generating parameters for the other methods. The results showed that the Recommendation System stood out in terms of processing time and significantly reduced reinsertions. On the other hand, Simulated Annealing achieved even better results, with a significant reduction in the number of reinsertions compared to the company's current method. Both methods revealed practical potential and viable integration into industrial systems. In the quantum approach, despite restrictions on the instances executed, the evolution of the system's energy indicates competitive potential in relation to Simulated Annealing, especially considering the expected advances in fault-tolerant computers. Although currently quantum computers are limited and susceptible to a considerable level of noise, the results obtained already point to practical and promising applications. In addition, a connection was identified between the Lift metric for association rule and the g^(2)(τ) correlation function of quantum optics. On this basis, a study was started to verify the feasibility of developing a quantum recommendation algorithm, whose initial discussions are presented at the end of the dissertation. |
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