The work proposed in this dissertation is the field of combinatorial optimization, which aims to find a solution to these types of problems at a low computational time and effectively. The combinatorial optimization studies a set of discrete solutions, which have a finite number of elements, to find the best viable solution to the problems of this magnitude. One of the main approaches that area is the Traveling Salesman Problem (TSP), mainly due to the size of possible solutions to the problem, so that is intractable computation by exhaustive search methods. Given all these features, this work is to study and develop evolutionary strategies for the resolution of the Problem of Traveling Salesman with Heterogeneous Demands (TSPHD), a variation of the classic TSP. The evolutionary strategies belong to the class of evolutionary computation, and methods of search based on the theory of the evolution of species, where the best individuals compete for survival. The evolutionary strategies differ from other optimization techniques, as the search is conducted in a population of solutions, not a single point. To solve the problem are proposed four evolutionary algorithms, using heuristics techniques and metaheurísticas for its implementation. The results were obtained from tests using instances of low density (low connection), and compared with the exact solution (optimal solution) and other progressive methods in the literature. These results are evaluated on the basis of their quality and time for its implementation. / O trabalho proposto nessa dissertação pertence à área de otimização combinatória, a qual visa encontrar uma solução para esses tipos de problema em um tempo computacional baixo e de forma eficaz. A otimização combinatória estuda um conjunto discreto de soluções, os quais possuem um número finito de elementos, para se poder encontrar a melhor solução viável para os problemas dessa grandeza. Uma das principais abordagens dessa área é o Problema do Caixeiro Viajante (PCV), principalmente devido à dimensão de possíveis soluções para o problema, fazendo com que seja intratável computacionalmente por métodos de buscas exaustivas. Face a todas essas características, este trabalho tem por objetivo estudar e desenvolver estratégias evolutivas para a resolução do Problema do Caixeiro Viajante com Demandas Heterogêneas (PCVDH), uma variação do PCV clássico. As estratégias evolutivas pertencem à classe da computação evolutiva, sendo métodos de busca inspirados na teoria da evolução das espécies, onde os melhores indivíduos competem pela sobrevivência. As estratégias evolutivas diferem das demais técnicas de otimização, pois a busca é realizada em uma população de soluções, não em um único ponto. Para a resolução do problema são propostos quatro algoritmos evolutivos, utilizando técnicas heurísticas e metaheurísticas para sua aplicação. Os resultados foram obtidos com testes utilizando instâncias de baixa densidade (baixa conexão), e comparados com a sua solução exata (solução ótima) e com outros métodos evolutivos encontrados na literatura. Esses resultados são avaliados com base na sua qualidade e tempo decorrido para sua execução.

Submitted by Eliane Vendramini De Oliveira (eliane@fai.com.br) on 2018-07-13T03:04:17Z No. of bitstreams: 1 Tese - versão pós defesa - 120718 (2).pdf: 24296114 bytes, checksum: b4e157585cf2618ae6be232afa8e33e6 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-07-13T18:36:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 oliveira_ev_dr_ilha.pdf: 24296114 bytes, checksum: b4e157585cf2618ae6be232afa8e33e6 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-13T18:36:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 oliveira_ev_dr_ilha.pdf: 24296114 bytes, checksum: b4e157585cf2618ae6be232afa8e33e6 (MD5) Previous issue date: 2018-05-25 / O Problema de Corte Bidimensional não guilhotinado tem sua aplicação prática quando comparado a problemas de indústrias que trabalham com aço, madeira, vidro, entre outros materiais, os quais necessitam de um padrão de corte que lhes proporcione maior lucro entre as peças cortadas, usando-se como técnica de corte o laser, e não a guilhotina, por isso existem diversas propostas para a resolução desse problema. Em particular, as propostas de solução utilizando-se meta-heurísticas foram o foco desta pesquisa. Vários trabalhos relevantes nessa área foram analisados, servindo de base para que esta tese trouxesse contribuições para a resolução do problema. A pesquisa sobre o problema permitiu que se apresentasse uma nova forma de representação da proposta de solução para o problema de corte bidimensional não guilhotinado. Outro resultado importante que se apresenta neste trabalho foi o desenvolvimento de duas meta-heurísticas especializadas na resolução do problema de corte bidimensional não guilhotinado. A primeira delas é o algoritmo genético de chaves aleatórias viciadas, e a segunda meta-heurística implementada foi RVNS. Foram realizados vários testes, utilizando-se instâncias conhecidas na literatura especializada, e os resultados encontrados pelas metaheurísticas algoritmo genético e RVNS propostas pela autora foram de boa qualidade, principalmente se comparados com os resultados já conhecidos na literatura. Os resultados obtidos com o algoritmo genético especializado, em muitos casos, foram iguais aos encontrados na literatura, e em dois casos de testes apresentaram-se superiores, contribuindo novamente para a área especializada no problema. Outro comparativo de resultados realizados pela autora está relacionado aos resultados obtidos pelas meta-heurísticas especialistas, propostas nesta tese, aos resultados encontrados utilizando-se o software AMPL para modelagem matemática em conjunto com o solver CPLEX. Nesse caso, novamente as meta-heurísticas algoritmo genético e RVNS apresentaram resultados iguais ou muito próximos do ótimo encontrado pelo modelo matemático. Os algoritmos desenvolvidos pela autora, além de resolverem o problema de corte bidimensional não guilhotinado, apresentaram bons resultados, visto que promoveram melhorias em relação ao que já existe na literatura. Os algoritmos foram escritos na linguagem de programação Fortran. Foram utilizados casos de teste de pequeno, médio e grande número de peças. Concluiu-se que o problema de corte bidimensional não guilhotinado é complexo e apresenta diversas variantes, sendo que as meta-heurísticas implementadas, neste trabalho, atendem a essa demanda com eficiência. Evidências empíricas mostram que esses algoritmos podem ser apropriados para solucionar instâncias associadas a situações reais. / The two-dimensional non-guillotine cutting problem has its practical application when compared to problems in industries that work with steel, wood, glass, among other materials, which require a cut pattern that provides more profit among the cut pieces, using laser as a cut technique, not the guillotine. Thus, there are several potential answers for this question. In particular, the potential solutions using metaheuristics were the focus of this research. Several relevant papers in this area were analyzed, forming a base so that this dissertation can bring solutions for the problem. The research about this issue allowed us to present a new form of representation of the proposal of solution for the two-dimensional non-guillotine problem. Another important result presented in this paper is the development of two metaheuristics specialized in the resolution of the two-dimensional non-guillotine problem. The first is the biased random-key genetic algorithm. The second metaheuristics was the RVNS. Several tests were performed, using methods well-known in the specialized literature, and the results found by the metaheuristics genetic algorithm and the RVNS suggested by the author were of good quality, mainly if compared to the results already known in the literature. The results obtained by the specialized genetic algorithm, in many cases, were equal to the ones found in the literature, and, in two tests, they were superior, once more contributing to the specialized field of the problem. Another comparison between the results performed by the author is related to the outcomes obtained by the specialized metaheuristics, suggested in this dissertation, and the ones found using the AMPL software to the mathematical modeling together with the CPLEX solver. In this case, once more, the genetic algorithm and RVNS metaheuristics presented resulted identical or very similar to the optimum one found by the mathematical model. The algorithms developed by the author not just solved the two-dimensional non-guillotine cutting problem, but present good results, given that they promoted improvements, comparing to what already exists in the literature. The algorithms were written in the Fortran programming language. Small, medium and big number of pieces’ case-tests were performed. The conclusion was that the two-dimensional non-guillotine cutting problem is complex and presents several variants. However, the metaheuristics implemented by this research efficiently meet this demand. Empirical evidences show that these algorithms can be used to solve issues associated with real situations.

Orientador: Rubén Augusto Romero Lázaro / Resumo: O Problema de Corte Bidimensional não guilhotinado tem sua aplicação prática quando comparado a problemas de indústrias que trabalham com aço, madeira, vidro, entre outros materiais, os quais necessitam de um padrão de corte que lhes proporcione maior lucro entre as peças cortadas, usando-se como técnica de corte o laser, e não a guilhotina, por isso existem diversas propostas para a resolução desse problema. Em particular, as propostas de solução utilizando-se meta-heurísticas foram o foco desta pesquisa. Vários trabalhos relevantes nessa área foram analisados, servindo de base para que esta tese trouxesse contribuições para a resolução do problema. A pesquisa sobre o problema permitiu que se apresentasse uma nova forma de representação da proposta de solução para o problema de corte bidimensional não guilhotinado. Outro resultado importante que se apresenta neste trabalho foi o desenvolvimento de duas meta-heurísticas especializadas na resolução do problema de corte bidimensional não guilhotinado. A primeira delas é o algoritmo genético de chaves aleatórias viciadas, e a segunda meta-heurística implementada foi RVNS. Foram realizados vários testes, utilizando-se instâncias conhecidas na literatura especializada, e os resultados encontrados pelas metaheurísticas algoritmo genético e RVNS propostas pela autora foram de boa qualidade, principalmente se comparados com os resultados já conhecidos na literatura. Os resultados obtidos com o algoritmo genético especializado, em mui... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The two-dimensional non-guillotine cutting problem has its practical application when compared to problems in industries that work with steel, wood, glass, among other materials, which require a cut pattern that provides more profit among the cut pieces, using laser as a cut technique, not the guillotine. Thus, there are several potential answers for this question. In particular, the potential solutions using metaheuristics were the focus of this research. Several relevant papers in this area were analyzed, forming a base so that this dissertation can bring solutions for the problem. The research about this issue allowed us to present a new form of representation of the proposal of solution for the two-dimensional non-guillotine problem. Another important result presented in this paper is the development of two metaheuristics specialized in the resolution of the two-dimensional non-guillotine problem. The first is the biased random-key genetic algorithm. The second metaheuristics was the RVNS. Several tests were performed, using methods well-known in the specialized literature, and the results found by the metaheuristics genetic algorithm and the RVNS suggested by the author were of good quality, mainly if compared to the results already known in the literature. The results obtained by the specialized genetic algorithm, in many cases, were equal to the ones found in the literature, and, in two tests, they were superior, once more contributing to the specialized field of the p... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-11-20Bitstream added on 2014-06-13T18:08:26Z : No. of bitstreams: 1 proto_ab_me_ilha.pdf: 2777482 bytes, checksum: ac3152da7c340dcf6ab04c187cabe418 (MD5) / Neste trabalho propõe-se o desenvolvimento de uma interface gráfica voltada para a resolução do problema de planejamento da expansão das linhas de transmissão, que utiliza-se de programas para a obtenção das soluções ótimas ou de boas soluções. A grande dificuldade encontrada por usuários ao interagir com estes programas, motivou o desenvolvimento de uma aplicação com interface gráfica, a qual disponibiliza ao usuário diversas metodologias para a resolução do problema do planejamento da expansão das linhas de transmissão de energia elétrica. Espera-se que software como este, agregado ao sistema de ensino tradicional que normalmente ´e utilizado num curso de engenharia elétrica, possa fortalecer o processo de aprendizagem do aluno. Assim, o software educacional Transmission Expansion Planning (TEP 1.0) está sendo desenvolvido visando propiciar um ambiente agradável para a realização de simulações e testes e favorecer a aprendizagem dos conceitos que envolvem o problema do planejamento da expansão da transmissão. É possível através deste software fazer simulações para os sistemas: Garver (6 barras/ 15 ramos), Sul brasileiro (46 barras/79 ramos) e Norte-Nordeste brasileiro (87 barras/179 ramos). O software se beneficia de recursos oferecidos por programas que são executados em background, bem como da utilização de meta-heurísticas e do ambiente de processamento de máquinas paralelas virtuais, as quais podem ser selecionadas para realização dos testes em determinado sistema / This work proposes the development of a computational tool aimed at solving the problem of the transmission expansion planning, which uses programs in the background to obtain optimal solutions or good solutions. The great difficulty for users to interact with these programs, motivated the development of an application with a graphical interface, which provides the user with various methodologies for solving the problem of expansion planning of transmission lines of electricity. It is expected that software like this, added to the traditional school system which is normally used in electrical engineering courses, can strengthen the process of student learning. Thus, the educational software Transmission Expansion Planning (TEP 1.0) is being developed to provide a pleasant environment for simulations and testing and promote the learning of concepts involving the issue of transmission expansion planning. It is possible using this software to do simulations for the systems: Garver (6 nodes / 15 branches), South Brazilian (46 nodes / 79 branches) and North-Northeast Brazilian (87 nodes / 179 branches). The software takes advantage of capabilities offered by programs that run on background, and using meta-heuristics and the processing environment, parallel virtual machine, which can be selected to test on a system

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-04-18Bitstream added on 2014-06-13T18:08:30Z : No. of bitstreams: 1 taglialenha_sls_dr_ilha.pdf: 776756 bytes, checksum: ee3e13f4456bb0d2f6f5faaf48d8309f (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O Problema de Planejamento da Expansão de Sistemas de Transmissão de Energia Elétrica consiste em se escolher, entre um conjunto pré-definido de circuitos candidatos, aqueles que devem ser incorporados ao sistema de forma a minimizar os custos de investimento e operação ao e atender a demanda de energia futura ao longo de um horizonte de planejamento com confiabilidade, assumindo como conhecido o plano de geração. É considerado um problema muito complexo e difícil por se tratar de um problema não linear inteiro misto, não convexo, multimodal e altamente combinatório. Este problema tem sido solucionado usando técnicas clássicas como Decomposição ao de Benders e Branch and Bound, assim como também algoritmos heurísticos e metaheurísticas obtendo diversos resultados, mais com uma série de problemas como, por exemplo, alto esforço computacional e problemas de convergência. Neste trabalho apresentam-se duas novas técnicas de solução para o problema, a saber, as metaheurísticas Busca em Vizinhança Variável e a Busca Dispersa. A Busca em Vizinhança Variável é uma técnica baseada em trocas de estruturas de vizinhança dentro de um algoritmo de busca local, e a metaheurística Busca Dispersa, um método evolutivo que combina sistematicamente conjuntos de soluções para se obter solucões melhores. Essas técnicas de solução oferecem novas alternativas de solução que oferecem solução aos problemas encontrados com outros métodos, como é um baixo esforço computacional é uma melhor convergência, sendo este o principal aporte do trabalho. Os algoritmos são apresentados sistematicamente, explicando os seus algoritmos e a forma como são adaptados para resolver o problema do planejamento da expansão de sistemas de transmissão considerando-se a modelagem matemática conhecida com o modelo de transporte e o modelo DC. São realizados testes com os sistemas... / Electric Energy Transmission Network Expansion Problem consist in choose among a set of pre-defined circuits candidates, who must be incorporated into the system so as to minimize the investment costs and operation and meet the future energy demand over a planning horizon with reliability, assuming the generation plan is known. It is a very complex and difficult problem because it is non linear, non convex, multimodal and highly combinatorial. This problem has been solved using traditional techniques such as Benders decomposition and Branch and Bound, as well as heuristic algorithms and metaheuristics getting different results, but with a series of problems such as high computational effort and convergence problems. This paper tests out two new techniques for solving the problem as are the metaheuristics Variable Neighborhood Search and Scatter Search. The Variable Neighborhood Search is a technique based on trading structures within a neighborhood of a local search algorithm, and the Scatter Search metaheuristic is a method which combines systematically sets of solutions in an evolutionary way to achieve better solutions. These solution techniques offer new alternatives to solve the problems encountered with other methods, such as a low computational effort and better convergence, which is the main contribution of this work. The techniques are presented systematically, explaining their algorithms and the way they are adapted to solve the network expansion planning problem based on the mathematical model known as the transportation model and the DC model. They are tested with the systems Southern Brazilian with 46 buses and the IEEE 24 buses system, results are compared with those obtained with other metaheuristics, obtaining excellent results with a best performance both in processing speed as in computational effort.

Submitted by Livia Mello (liviacmello@yahoo.com.br) on 2016-09-16T12:55:52Z No. of bitstreams: 1 DissAAAD.pdf: 1563807 bytes, checksum: cd9db1180896a8d853b8d7cd4c694860 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-21T18:31:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissAAAD.pdf: 1563807 bytes, checksum: cd9db1180896a8d853b8d7cd4c694860 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-21T18:31:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissAAAD.pdf: 1563807 bytes, checksum: cd9db1180896a8d853b8d7cd4c694860 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-21T18:31:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissAAAD.pdf: 1563807 bytes, checksum: cd9db1180896a8d853b8d7cd4c694860 (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / In this dissertation we address the vehicle routing problem with time windows and multiple deliverymen, a variant of the vehicle routing problem that involves the additional decision of the crew size definition of the vehicles, besides scheduling and routing decisions. This problem arises in the distribution of goods in highly congested urban areas, where due to the relatively long service times, it may be difficult to serve all clients during regular working hours. Given this difficulty, an alternative consists in including the deliverymen assignment decision, which leads to extra costs in addition to travel and vehicle costs. The objective is to define routes to serve customer clusters minimizing the number of vehicles used, the number of allocated deliverymen and the traveled distance. In this study, we develop different solution methods to solve this problem. Initially, we present two metaheuristic approaches, which are based on Iterated Local Search and Large Neighborhood Search. Then we propose hybrid methods, combining these metaheuristics with a branch-price-and-cut method. Computational experiments using instances from the literature confirm the efficiency of the solution methods developed for the problem. / Nesta dissertação aborda-se o problema de roteamento de veículos com janelas de tempo e múltiplos entregadores, uma variante do problema de roteamento de veículos recentemente proposta na literatura que, além das decisões de programação e roteamento, envolve a determinação do tamanho da tripulação de cada veículo. Esse problema surge na distribuição de bens em centros urbanos congestionados em que, devido aos tempos de serviço relativamente longos, pode ser difícil atender a todos os clientes durante o horário normal de trabalho. Diante dessa dificuldade, uma alternativa consiste em incluir a designação de entregadores extras, o que gera custos adicionais aos custos tradicionais de deslocamento e utilização de veículos. Neste problema, o objetivo é definir rotas para atender grupos de clientes minimizando o número de veículos usados, o número total de entregadores designados e a distância total percorrida. Para tratar o problema, são desenvolvidos diferentes métodos de solução. Inicialmente, são apresentadas duas abordagens metaheurísticas baseadas em Busca Local Iterada e Busca em Vizinhança Grande. Posteriormente, são propostos métodos híbridos de solução a partir da combinação dessas metaheurísticas com um método branch-price-and-cut. Experimentos computacionais usando instâncias encontradas na literatura confirmam a eficiência dos métodos de solução desenvolvidos para o problema.

Submitted by Fernando Souza (fernandoafsou@gmail.com) on 2017-08-14T11:28:15Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 7134434 bytes, checksum: a99ec0d172a3be38a844f44b70616b16 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-14T11:28:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 7134434 bytes, checksum: a99ec0d172a3be38a844f44b70616b16 (MD5) Previous issue date: 2017-02-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Many computational problems are considered to be hard due to their combinatorial nature. In such cases, the use of exaustive search techniques for solving medium and large size instances becomes unfeasible. Some data clustering and image segmentation problems belong to NP-Hard class, and require an adequate treatment by means of heuristic techniques such as metaheuristics. Data clustering is a set of problems in the fields of pattern recognition and unsupervised machine learning which aims at finding groups (or clusters) of similar objects in a benchmark dataset, using a predetermined measure of similarity. The partitional clustering problem aims at completely separating the data in disjont and non-empty clusters. For center-based clustering methods, the minimal intracluster distance criterion is one of the most employed. This work proposes an approach based on the metaheuristic Continuous Greedy Randomized Adaptive Search Procedure (CGRASP). High quality results were obtained through comparative experiments between the proposed method and other metaheuristics from the literature. In the computational vision field, image segmentation is the process of partitioning an image in regions of interest (set of pixels) without allowing overlap. Histogram thresholding is one of the simplest types of segmentation for images in grayscale. Thes Otsu’s method is one of the most populars and it proposes the search for the thresholds that maximize the variance between the segments. For images with deep levels of gray, exhaustive search techniques demand a high computational cost, since the number of possible solutions grows exponentially with an increase in the number of thresholds. Therefore, metaheuristics have been playing an important role in finding good quality thresholds. In this work, an approach based on Quantum-behaved Particle Swarm Optimization (QPSO) were investigated for multilevel thresholding of available images in the literature. A local search based on Variable Neighborhood Descent (VND) was proposed to improve the convergence of the search for the thresholds. An specific application of thresholding for electronic microscopy images for microstructural analysis of cementitious materials was investigated, as well as graph algorithms to crack detection and feature extraction. / Muitos problemas computacionais s˜ao considerados dif´ıceis devido `a sua natureza combinat´oria. Para esses problemas, o uso de t´ecnicas de busca exaustiva para resolver instˆancias de m´edio e grande porte torna-se impratic´avel. Quando modelados como problemas de otimiza¸c˜ao, alguns problemas de clusteriza¸c˜ao de dados e segmenta¸c˜ao de imagens pertencem `a classe NP-Dif´ıcil e requerem um tratamento adequado por m´etodos heur´ısticos. Clusteriza¸c˜ao de dados ´e um vasto conjunto de problemas em reconhecimento de padr˜oes e aprendizado de m´aquina n˜ao-supervisionado, cujo objetivo ´e encontrar grupos (ou clusters) de objetos similares em uma base de dados, utilizando uma medida de similaridade preestabelecida. O problema de clusteriza¸c˜ao particional consiste em separar completamente os dados em conjuntos disjuntos e n˜ao vazios. Para m´etodos de clusteriza ¸c˜ao baseados em centros de cluster, minimizar a soma das distˆancias intracluster ´e um dos crit´erios mais utilizados. Para tratar este problema, ´e proposta uma abordagem baseada na meta-heur´ıstica Continuous Greedy Randomized Adaptive Search Procedure (C-GRASP). Resultados de alta qualidade foram obtidos atrav´es de experimentos envolvendo o algoritmo proposto e outras meta-heur´ısticas da literatura. Em vis˜ao computacional, segmenta¸c˜ao de imagens ´e o processo de particionar uma imagem em regi˜oes de interesse (conjuntos de pixels) sem que haja sobreposi¸c˜ao. Um dos tipos mais simples de segmenta¸c˜ao ´e a limiariza¸c˜ao do histograma para imagens em n´ıvel de cinza. O m´etodo de Otsu ´e um dos mais populares e prop˜oe a busca pelos limiares que maximizam a variˆancia entre os segmentos. Para imagens com grande profundidade de cinza, t´ecnicas de busca exaustiva possuem alto custo computacional, uma vez que o n´umero de solu¸c˜oes poss´ıveis cresce exponencialmente com o aumento no n´umero de limiares. Dessa forma, as meta-heur´ısticas tem desempenhado um papel importante em encontrar limiares de boa qualidade. Neste trabalho, uma abordagem baseada em Quantum-behaved Particle Swarm Optimization (QPSO) foi investigada para limiariza¸c˜ao multin´ıvel de imagens dispon´ıveis na literatura. Uma busca local baseada em Variable Neighborhood Descent (VND) foi proposta para acelerar a convergˆencia da busca pelos limiares. Al´em disso, uma aplica¸c˜ao espec´ıfica de segmenta¸c˜ao de imagens de microscopia eletrˆonica para an´alise microestrutural de materiais ciment´ıcios foi investigada, bem como a utiliza¸c˜ao de algoritmos em grafos para detec¸c˜ao de trincas e extra¸c˜ao de caracter´ısticas de interesse.

Submitted by Fernando Souza (fernandoafsou@gmail.com) on 2017-08-21T11:30:58Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1795088 bytes, checksum: fb7c00f2437bd31139648401e67e1ad9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-21T11:30:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1795088 bytes, checksum: fb7c00f2437bd31139648401e67e1ad9 (MD5) Previous issue date: 2014-07-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work the problem of routing and route allocation (RSA) for elastic optical networks has been studied. This is similar to the problem of routing and wavelength allocation problem, the latter being characteristic routed optical networks in wavelengths. The problem RSA aims to allocate the least amount of resources to elastic optical network so it can cater to the maximum number of demands set out in customer traffic matrix. Besides the study of the problem, in this paper, two metaheuristics were implemented, which were the Iterated Local Search (ILS) and the Greedy Randomized Adaptive Search Procedure (GRASP), which use SSA and LP-CA mathematical models in the local search phase. To implement metaheuristics and mathematical models, we used IBM ILOG CPLEX IDE. The results are presented in graphs, which showed that metaheuristics able to be efficient and competitive, with good quality solutions in an acceptable and even lower than the results presented by accurate modeling computational time. Finally, this paper presents a discussion of the advantages and limitations of this study, and presents directions for future work in this field of study. / Neste trabalho foi estudado o problema de roteamento e alocação de rota (RSA) em redes ópticas elásticas. Este é um problema similar ao problema de roteamento e alocação de comprimentos de onda, este último sendo característico em redes ópticas roteadas em comprimentos de onda. O problema RSA tem como objetivo atribuir a menor quantidade de recursos de uma rede óptica elástica de tal forma que consiga atender ao máximo número de demandas definidas na matriz de tráfego cliente. Além do estudo sobre o problema, neste trabalho foram implementadas duas metaheurísticas, sendo elas o Iterated Local Search (ILS) e o Greedy Randomized Adaptative Search Procedure (GRASP), as quais utilizam os modelos matemáticos SSA e LP-CA na fase de busca local. Para implementar os modelos matemáticos e metaheurísticas, foi utilizada a IDE IBM iLOG CPLEX. Os resultados obtidos são apresentados através de gráficos, os quais demonstraram que as metaheurísticas conseguiram ser eficientes e competitivas, apresentando soluções de boa qualidade em um tempo computacional aceitável e até menor que os resultados apresentados pelos modelos exatos. Por fim, este texto apresenta uma discussão sobre os diferenciais e limitações deste trabalho, e apresenta direcionamentos para trabalhos futuros neste campo de estudo.

O Problema do Lapidário tem como objetivo encontrar o modelo de lapidação que resulte no maior aproveitamento volumétrico para uma dada gema bruta. Nesta dissertação apresentamos um Algoritmo Genético com variáveis de valores reais, e um GRASP Contínuo como heurísticas para resolução deste problema. Ambos os algoritmos maximizam o fator de escala do modelo de lapidação, sobre todas as posições de centro e ângulos de giro que o modelo pode assumir, buscando encontrar o modelo de maior volume inscrito no interior da gema, representada virtualmente por uma malha triangular. Propomos também um algoritmo de avaliação de uma instância do problema, o qual determina eficientemente o maior fator de escala, para um dado centro e orientação, que o modelo de lapidação pode assumir permanecendo completamente no interior da gema. Os algoritmos propostos foram avaliados em um conjunto de 50 gemas reais para o problema, utilizando como modelos base os cortes redondo e oval. Por fim, comparamos os resultados computacionais obtidos em relação a aproveitamento volumétrico e tempo de execução com os principais trabalhos relatados na literatura, demonstrando que as heurísticas propostas são competitivas com as demais abordagens. / The goal of the gemstone cutting problem is to find the largest cutting design which fits inside a given rough gemstone. In this work, we propose a real-valued Genetic Algorithm and a Continuous GRASP heuristic to solve it. The algorithms determine the largest scaling factor, over all possibilities of centers and orientations which the cutting could assume, finding the cutting with the largest volume as possible inside a gemstone, represented by a triangular mesh. We also propose an algorithm to evaluate a problem instance. This method efficiently determines the greatest scaling factor, for a given center and orientation, such that the cutting fits inside the rough gemstone. The proposed algorithms are validated for an instance set of 50 real-world gemstones, using the round and oval cuttings. Finally, we compare our computational results, for volume yield and running time, with the state-of-art. Ours methods are proved be competitive with the previous approachs.

Todo início de período letivo, gestores de instituições de ensino se deparam com um típico problema: montar as grades horárias das turmas, segundo as demandas de aulas de suas disciplinas e considerando as restrições de disponibilidade horária de todos os envolvidos. Conhecido na literatura como School Timetabling Problem (STP), este típico problema de otimização combinatória é reconhecidamente complexo por conta do seu elevado número de variáveis e restrições. Devido à dependência das regras do sistema educacional de cada país, o STP pode ter inúmeras variantes, cada uma com o seu próprio conjunto de particularidades. Este trabalho se propõe a oferecer um modelo para o STP considerando o sistema educacional brasileiro, visando alocar não apenas professores, mas também determinando que disciplina cada professor deve ministrar e alocando os locais de aula. O modelo proposto, baseado na meta-heurística simulated annealing, foi concebido para que cada instituição de ensino usuária tenha liberdade para definir a penalidade de cada tipo possível de inconformidade ou restrição, de modo que o algoritmo empregado possa encontrar uma solução com o menor custo possível. / Every beginning of term, educational institution managers face a typical problem: planning the classes' timetable, according to their lesson demands for each subject, considering, furthermore, the schedule constrains of all actors. Known as school timetabling problem (STP), this typical combinatorial optimization problem is remarkably complex due to the high number of variables and constraints. Owing to the rules of each country's educational system, STP can have uncountable variants, each one with their own set of features. This dissertation searches to offer a model to STP considering the Brazilian Educational System, focusing on allocating not only the teachers but also determining which subject each teacher should teach and allocating classrooms, laboratories and the like. The propesed model, based on the metaheuristic simulated annealing, was conceived so that each educational institution using this model has the freedom to define which penalty will be applied to each possible kind of noncomformity and constraint, in order for the applied algorithm to find a solution at the lowest cost as possible.