Fast evaluation of solutions to pseudo-boolean optimization problems

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Liang, Ricardo Nantes
Orientador(a): Meneses, Cláudio Nogueira de
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Universidade Federal do ABC
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Link de acesso: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=127716&midiaext=81713
Resumo: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nivel Superior
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spelling info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisFast evaluation of solutions to pseudo-boolean optimization problems2024-05-06Meneses, Cláudio Nogueira deLiang, Ricardo NantesUniversidade Federal do ABCPrograma de Pós-Graduação em Ciência da ComputaçãoUFABCengOTIMIZAÇÃO PSEUDO-BOOLEANAOTIMIZAAVALIAEFICIÊNCIA COMPUTACIONALPSEUDO-BOOLEAN OPTIMIZATIONQUADRATIC UNCONSTRAINED BINARY OPTIMIZATIONFAST FLIP MOVE EVALUATIONCOMPUTATIONAL EFFICIENCYPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO - UFABCCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nivel SuperiorO problema de OtimizaçãoPseudo-Booleana (PBO) é investigado. Este problema pertence 'a classe de complexidade computacional NP-dif'icil, sendo capaz de modelar uma ampla gama de problemas de otimização combinatória. O problema de Otimização Binária Quadrática Irrestrita (QUBO), que é bem conhecido, 'e um caso específico de otimização pseudo-Booleana. Vários métodos no estado da arte da literatura para resolver classes específicas de problemas PBO dependem da capacidade de avaliar rapidamente mudan¸cas no valor da função objetivo após um flip move, i.e. após mudar o valor de uma variável em um vetor solução de 0 para 1 ou de 1 para 0. Consequentemente, pesquisa em avaliação rápida de flip moves tem beneficiado vários métodos exatos e heurísticos existentes. Neste trabalho, buscamos expandir a literatura acerca da avaliação rápida de flip moves. As primeiras três contribuções dizem respeito ao problema QUBO. Primeiro, são considerados dois algoritmos existentes para avaliar vários simultâneos flip moves. Dependendo dos valores de seus parâmetros, um pode ser mais rápido que outro. Então, são propostos algoritmos de avaliação híbridos, que consistem em estimar e utilizar o algoritmo existente mais rápido para os parâmetros fornecidos. Como segunda contribuição, fórmulas fechadas são provadas, e algoritmos são propostos para avaliar rapidamente vários flip moves simultâneos considerando o caso onde valores fracionários são permitidos nos vetores solução. Como terceira contribuição, estruturas de dados são propostas para acelerar a avaliação de 1-flip moves no contexto da heurística Tabu Search quando a instância do problema QUBO sendo resolvida é esparsa. A útima contribuição se refere ao problema geral do PBO. E considerado o caso onde a função objetivo do problema érepresentada ' por um posiform, i.e. uma expressão que pode conter negações de variáveis booleanas. Baseando-se nisto, são provadas fórmulas fechadas, e algoritmos e estruturas de dados são propostos para acelerar a avaliação de 1-flip moves. Para todas as contribuições, por meio de experimentos computacionais extensivos, verificou-se que as propostas podem beneficiar métodos existentes na literatura para resolver os respectivos problemas, considerando que várias etapas desses méodos puderam ser aceleradas pelas contribuições propostas.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=127716&midiaext=81713application/pdfreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2026-01-15T22:13:33Zoai:BDTD:127716Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2025-05-19T10:17:22Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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