Um algoritmo genético paralelo autoadaptável misto para a otimização multimodal com e sem restrições
| Ano de defesa: | 2017 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Estadual do Maranhão
Brasil Campus São Luis Centro de Ciências Tecnológicas – CCT PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO E SISTEMAS - PECS UEMA |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
|
| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://repositorio.uema.br/jspui/handle/123456789/4895 |
Resumo: | Genetic algorithms are search algorithms that use a set of parameters to find the best solution to a given problem. These parameter’s choice is a challenge because different problems can demand different sets. Most of the times, this choice is made using the trial and error method that demands time and may not lead to the best possible setting. Other option is to use the experiment design (factor n k ) that further on limited to the amount of k factors, demands that multiple simulations are done before the definition of the best setting, which is also dependent of the problem that is being solved. In this context, the self-adaptive algorithms arise, allowing the best selection of rates and genetic operators within execution time. Thereby, this work develops a self-adaptive algorithm that in addition of choosing between four different kinds of crossover and four mutation operators also adapts in execution’s time the rates of crossover and mutation. Having overcome the challenge of finding the best configuration, remains increasing the execution time, because as more parameters are adjusted a higher computational power is required. To solve this problem, it is used the parallel computing, which became acessible and popular after the criation and cost reduction of multicore processors. In this work, the parallelism is achieved using the OpenMp, which is an application programming interface (API) that supplies a portable and scalable model that allows programmers to create parallel applications. To evaluate the self-adaptive algorithm performance standard benchmark functions were used, such as Schwefel, Griewank, Rastringin, Rosenbrock, variations of the last two ones (Shifted Rastringin and Shifted Rosenbrock) and a real application called Dynamic Economic Dispacth. The evaluation was made in terms of the solution’s quality using ANOVA and Tukey’s test. In terms of parallelism, the evaluation was done using speedup and eficiency metrics |
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Um algoritmo genético paralelo autoadaptável misto para a otimização multimodal com e sem restriçõesA mixed self-adaptive parallel genetic algorithm for constrained and unconstrained multimodal optimizationAlgoritmos GenéticosOpenMPAlgoritmos autoajustáveisGenetic AlgorithmsOpenMpSelf-Adaptive AlgorithmsCiência da ComputaçãoGenetic algorithms are search algorithms that use a set of parameters to find the best solution to a given problem. These parameter’s choice is a challenge because different problems can demand different sets. Most of the times, this choice is made using the trial and error method that demands time and may not lead to the best possible setting. Other option is to use the experiment design (factor n k ) that further on limited to the amount of k factors, demands that multiple simulations are done before the definition of the best setting, which is also dependent of the problem that is being solved. In this context, the self-adaptive algorithms arise, allowing the best selection of rates and genetic operators within execution time. Thereby, this work develops a self-adaptive algorithm that in addition of choosing between four different kinds of crossover and four mutation operators also adapts in execution’s time the rates of crossover and mutation. Having overcome the challenge of finding the best configuration, remains increasing the execution time, because as more parameters are adjusted a higher computational power is required. To solve this problem, it is used the parallel computing, which became acessible and popular after the criation and cost reduction of multicore processors. In this work, the parallelism is achieved using the OpenMp, which is an application programming interface (API) that supplies a portable and scalable model that allows programmers to create parallel applications. To evaluate the self-adaptive algorithm performance standard benchmark functions were used, such as Schwefel, Griewank, Rastringin, Rosenbrock, variations of the last two ones (Shifted Rastringin and Shifted Rosenbrock) and a real application called Dynamic Economic Dispacth. The evaluation was made in terms of the solution’s quality using ANOVA and Tukey’s test. In terms of parallelism, the evaluation was done using speedup and eficiency metricsOs algoritmos genéticos são algoritmos de busca que utilizam uma série de parâmetros para encontrar a melhor solução de um dado problema. A escolha desses parâmetros é um desafio, pois diferentes problemas podem exigir diferentes configurações. Na maioria das vezes, essa escolha é feita pelo método da tentativa-e-erro que além de demandar tempo pode não levar à melhor configuração possível. Outra possibilidade é a utilização de design de experimentos (fator n k ) que além de ser limitada à quantidade de fatores k, exige que muitas simulações sejam feitas antes da determinação da melhor configuração que também é dependente do problema a ser resolvido. É nesse contexto que surgem os algoritmos autoadaptáveis, permitindo a melhor seleção tanto de taxas quanto de operadores genéticos em tempo de execução. Dessa forma, esta dissertação desenvolve um algoritmo autoajustável que além de escolher entre 4 tipos diferentes de operadores de cruzamento e 4 operadores de mutação, permite também adaptar em tempo de execução as taxas de cruzamento e mutação. Superado o desafio de encontrar a melhor configuração, resta aumentar a velocidade da execução, pois à medida que mais parâmetros são ajustados, maior poder computacional é exigido. Para solucionar esse problema, lança-se mão da utilização da computação paralela que se tornou acessível e popular após a criação e redução dos custos dos processadores multi-núcleos. Nesta dissertação, o paralelismo é obtido através da utilização do OpenMP, que é uma interface de programação de aplicativo (API) que fornece um modelo portável e escalável para programadores criarem aplicações paralelas. Para avaliar o desempenho do algoritmo genético autodaptativo foram utilizados benchmarks padrão, como as funções Schwefel, Griewank, Rastringin, Rosenbrock, variações das duas últimas utilizadas (Shifted Rastring e Shifted Rosenbrock) e uma aplicação real denominada despacho econômico dinâmico de energia elétrica. A avaliação foi feita em termos de qualidade da solução utilizando-se ANOVA e teste de Tukey. Em termos de paralelismo, a avaliação foi feita utilizando-se as métricas de speedup e eficiênciaUniversidade Estadual do MaranhãoBrasilCampus São Luis Centro de Ciências Tecnológicas – CCTPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO E SISTEMAS - PECSUEMACortes, Omar Andres CarmonaSouza, Bruno Feres deMendez, Osvaldo Ronald SaavedraRibeiro Junior, Egídio de Carvalho2025-05-27T13:34:37Z2025-05-272025-05-27T13:34:37Z2017-08-14info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfRIBEIRO JUNIOR, Egídio de Carvalho. Um algoritmo genético paralelo autoadaptável misto para a otimização multimodal com e sem restrições. 2017. 83 f. Dissertação (Mestrado Profissional em Engenharia de Computação e Sistemas) - Centro de Ciências e Tecnologias, Universidade Estadual do Maranhão, São Luís, 2017. Disponível em: https://repositorio.uema.br/jspui/handle/123456789/470https://repositorio.uema.br/jspui/handle/123456789/4895porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório da Universidade Estadual do Maranhão (UEMA)instname:Universidade Estadual do Maranhão (UEMA)instacron:UEMA2025-05-27T13:35:46Zoai:repositorio.uema.br:123456789/4895Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.uema.br/driverepositoriouema@gmail.comopendoar:2025-05-27T13:35:46Repositório da Universidade Estadual do Maranhão (UEMA) - Universidade Estadual do Maranhão (UEMA)false |
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Genetic algorithms are search algorithms that use a set of parameters to find the best solution to a given problem. These parameter’s choice is a challenge because different problems can demand different sets. Most of the times, this choice is made using the trial and error method that demands time and may not lead to the best possible setting. Other option is to use the experiment design (factor n k ) that further on limited to the amount of k factors, demands that multiple simulations are done before the definition of the best setting, which is also dependent of the problem that is being solved. In this context, the self-adaptive algorithms arise, allowing the best selection of rates and genetic operators within execution time. Thereby, this work develops a self-adaptive algorithm that in addition of choosing between four different kinds of crossover and four mutation operators also adapts in execution’s time the rates of crossover and mutation. Having overcome the challenge of finding the best configuration, remains increasing the execution time, because as more parameters are adjusted a higher computational power is required. To solve this problem, it is used the parallel computing, which became acessible and popular after the criation and cost reduction of multicore processors. In this work, the parallelism is achieved using the OpenMp, which is an application programming interface (API) that supplies a portable and scalable model that allows programmers to create parallel applications. To evaluate the self-adaptive algorithm performance standard benchmark functions were used, such as Schwefel, Griewank, Rastringin, Rosenbrock, variations of the last two ones (Shifted Rastringin and Shifted Rosenbrock) and a real application called Dynamic Economic Dispacth. The evaluation was made in terms of the solution’s quality using ANOVA and Tukey’s test. In terms of parallelism, the evaluation was done using speedup and eficiency metrics |
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RIBEIRO JUNIOR, Egídio de Carvalho. Um algoritmo genético paralelo autoadaptável misto para a otimização multimodal com e sem restrições. 2017. 83 f. Dissertação (Mestrado Profissional em Engenharia de Computação e Sistemas) - Centro de Ciências e Tecnologias, Universidade Estadual do Maranhão, São Luís, 2017. Disponível em: https://repositorio.uema.br/jspui/handle/123456789/470 https://repositorio.uema.br/jspui/handle/123456789/4895 |
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