DSpace at VNU: Phương pháp tối ưu đàn kiến cho bài toán điều phối xe

Phương pháp tối ưu đàn kiến cho toán điều phối xe Lê Mỹ Hạnh Trường Đại học Công nghệ Luận văn ThS Chuyên ngành: Kỹ thuật phần mềm; Mã số 60 48 01 03 Người hướng dẫn: TS Đỗ Đức Đồng Năm bảo vệ: 2014 Keywords Phương pháp tối ưu đàn kiến; Bài toán điều phối xe; Tối ưu hóa tổ hợp; Phần mềm Content MỞ ĐẦU Bài tốn điều phối xe (Vehicle Routing Problem_VRP) nghiên cứu suốt 40 năm qua Mục đích điển hình tốn điều phối xe thiết lập hành trình cho số phương tiện từ kho tới thành phố quay trở lại kho ban đầu mà không vượt lực hạn chế xe với chi phí tối thiểu Sự kết hợp khách hàng không bị giới hạn đến việc lựa chọn hành trình Bài tốn điều phối xe coi vấn đề tối ưu hóa tổ hợp mà số lượng giải pháp khả thi cho toán tăng theo cấp số nhân với số lượng khách hàng ngày tăng Mục đích tốn tối ưu tổ hợp tìm lời giải tốt lời giải khơng gian tìm kiếm lời giải toán rời rạc Nhiều toán tối ưu tổ hợp có độ phức tạp tính tốn cao phân loại thuộc lớp NP khó Việc tìm lời giải tối ưu cho toán cho hệ thống song song lớn hoàn thành giới hạn thời gian cho phép kỹ thuật heuristic cho việc giải toán tổ hợp theo hướng xấp xỉ phát triển để tìm lời giải gần tối ưu (hay xấp xỉ ) giới hạn thời gian cho phép Bài toán người du lịch (TSP) toán cổ điển thuộc lớp NP nghiên cứu sâu lĩnh vực tối ưu tổ hợp Các giải thuật Heuristic thuật toán luyện kim (SA) để giải toán điều phối xe Metaheuristic cách gọi chung cho giải thuật heuristic việc giải tốn tổ hợp khó Metaheuristic bao gồm chiến lược khác việc khám phá khơng gian tìm kiếm cách sử dụng phương thức khác phải đạt cân tính đa dạng chun sâu khơng gian tìm kiếm Một cài đặt thành cơng metaheuristic toán tổ hợp phải cân khai thác kinh nghiệm thu thập trình tìm kiếm để xác định vùng với lời giải có chất lượng cao gần tối ưu Những ví dụ metaheuristic bao gồm giải thuật luyện thép (SA), giải thuật di truyền (GA), giải thuật đàn kiến (ACO),… Giải thuật đàn kiến metaheuristic dùng chiến lược kiến giới thực để giải toán tối ưu Trong số giải thuật heuristic, giải thuật tối ưu hóa đàn kiến ACO cơng bố nhà khoa học người Italia Dorigo năm 1996 Nó giống việc mơ lại hành vi tìm kiếm thức ăn đàn kiến tự nhiên Nó áp dụng thành công giải pháp cho số vấn đề tối ưu hóa kép cổ điển, ví dụ tốn người du lịch, tốn lập lịch sản xuất, hay tốn truyền thơng … Nếu coi kho trung tâm tổ thành phố nơi chứa thức ăn xe giống kiến Thuật toán ACO giống với hành vi tìm kiếm thức ăn đàn kiến tự nhiên Điều làm việc mã hóa thuật tốn tối ưu đàn kiến cho toán điều phối xe đơn giản Đã có nhiều nghiên cứu áp dụng thuật toán ACO cho toán VRP bao gồm nghiên cứu Bullnheimer và các cô ̣ng sự [11] , Bell McMullen[12] Với ý nghĩa thiết thực luận văn chúng tơi ti ến hành nghiên cứu, trình bày lại lý thuyết chung phương pháp ACO, cách áp dụng phương pháp ACO cho tốn VRP Ngồi luận văn chúng tơi ti ến hành cài đặt thử nghiệm phương pháp cập nhật mùi Cấu trúc luận văn sau: Ngoài phần mở đầu, kết luận phụ lục, phần lại luận văn chia thành chương chính: Chương 1: Phương pháp Tối ưu hóa đàn kiến ứng dụng Giới thiệu phương pháp tối ưu hóa đàn kiến: lịch sử phát triển, thuật toán ACO, số nguyên tắc ứng dụng ACO Chương 2: Giới thiệu toán điều phối xe, vấn đề liên quan phương pháp giải tốn Chương 3: Tối ưu đàn kiến toán điều phối xe: Trình bày cách thức chung để áp dụng tối ưu đàn kiến để giải toán điều phối xe Trình bày kết thực nghiệm Reference TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Đỗ Đức Đông (2012), Phương pháp tối ưu đàn kiến ứng dụng, Luận án tiến sĩ công nghệ thông tin ĐHCN-ĐHQGHN Tiếng Anh [2] M.Dorigo, V.Mainezzo and A.Corloni Positive feedback as a search strategy, Technical Report 91-109, Departimento di electronica e infomatica, Poletico di Milano, IT, 1991 [3] M.Dorigo Optimization, learning and natural algorithms, PhD.dissertation, Milan Polytechnique, Italy, 1992 [4] M.Dorigo, V.Maniezzo and A.Corloni The Ant System: Optimization by a colony of cooperating agents, IEEE, Trans.Syst., Man, Cybern.B, vol.26, no.2, 1996, pp 29-41 [5] M.Dorigo and L.M.Caro The Ant Conoly Optimization metaheuristic, A New Idea in Optimization, D.Corne, M.Dorigo and F.Glover, Eds.London, U.K, McGraw-Hill, 1999, pp.11-32 [6] M.Dorigo and Thomas Stutzle The Ant Colony Optimization Metaheuristic: Algorithms, Applications and Advances, 2000 [7] Hoang Xuan Huan Convergence Analysis of ACO Algorithms and New Perpectives, manuscript, 2003 [8] J.F.Shapiro Mathematical Programming: Structures and Algorithms Wiley-Interscience [John Wiley & Sons], New York, 1979 [9] Yu Bin, Yang Zhong-Zhen, Yao Baozhen An improved ant colony optimization for vehicle routing problem, European Journal of Operational Research 196 (2009) 171-176 [10] Hoang Xuan Huan, Do Duc Dong and Dinh Quang Huy Multi-level Ant System and Typical Combanatorial Optimization Problems 2nd Optimization and Scientific Computation Conference, Institue of Mathematics, Ha Noi, Viet Nam, 05.2004, page 15 [11] Bernd Bullnheimer, Richard F Hartl and Christine Strauss An improved ant system algorithm for the vehicle routing problem Institute of Management Science, University of Vienna, [12] John E Bella, Patrick R McMullenb Ant colony optimization techniques for the vehicle routing problem, Advanced Engineering Informatics 18 (2004) 41–48 [13] Paolo Toth, Daniele Vigo, The Vehicle Routing Problem,SIAM 2002 [14] Yu B., Yang,ZZ.,2007 Adynamic holding strategy in public transit system with realtime information Applied Intlligence,( accepted for publiction), doi:10.1007/s 10489-0070112-9 ... phối xe, vấn đề liên quan phương pháp giải toán Chương 3: Tối ưu đàn kiến toán điều phối xe: Trình bày cách thức chung để áp dụng tối ưu đàn kiến để giải toán điều phối xe Trình bày kết thực nghiệm... 1: Phương pháp Tối ưu hóa đàn kiến ứng dụng Giới thiệu phương pháp tối ưu hóa đàn kiến: lịch sử phát triển, thuật toán ACO, số nguyên tắc ứng dụng ACO Chương 2: Giới thiệu toán điều phối xe, ... thành phố nơi chứa thức ăn xe giống kiến Thuật toán ACO giống với hành vi tìm kiếm thức ăn đàn kiến tự nhiên Điều làm việc mã hóa thuật tốn tối ưu đàn kiến cho tốn điều phối xe đơn giản Đã có nhiều