Muitos problemas de otimização em grafos, em especial problemas métricos, são mais fáceis de resolver em árvores. Portanto, uma estratégia para obter um bom algoritmo para certos problemas é obter uma árvore que aproxime o grafo, e utilizar uma solução do problema nessa árvore como uma solução aproximada para o problema no grafo original. Neste trabalho é estudada a técnica de Fakcharoenphol, Rao e Talwar, que mostraram como aproximar uma métrica finita arbitrária com n pontos por uma métrica numa árvore com distorção esperada O(lg n) -- o ótimo assintótico. Essa estratégia resulta em algoritmos de aproximação com boas razões de aproximação, e em algoritmos com bom fator de competitividade para diversos problemas de otimização online e distribuídos. É apresentada especificamente a aplicação da técnica ao problema do emparelhamento mínimo bipartido online, que ilustra como a aproximação de métricas auxilia na resolução de um problema e os cuidados que devem ser tomados nessa aplicação. / Many optimization problems on graphs, especially metric problems, are easier to solve on trees. Therefore, a strategy for obtaining a good algorithm for certain problems is to obtain a tree that approximates the graph, and use a solution of the problem on the tree as an approximate solution for the problem on the original graph. We study the work of Fakcharoenphol, Rao e Talwar, who showed how to approximate an arbitrary finite metric on n points by a tree metric with expected distortion O(lg n), which is asymptotically optimum. This strategy leads to algorithms with good approximation factors, and to competitive algorithms for various optimization problems, some of them online and distributed. Here, we present the application of that technique to the problem of finding a minimum online matching on a bipartite metric graph. This problem illustrates how metric approximation aids in solving a problem, and the care that must be taken when doing such an application.

Muitos problemas de otimização em grafos, em especial problemas métricos, são mais fáceis de resolver em árvores. Portanto, uma estratégia para obter um bom algoritmo para certos problemas é obter uma árvore que aproxime o grafo, e utilizar uma solução do problema nessa árvore como uma solução aproximada para o problema no grafo original. Neste trabalho é estudada a técnica de Fakcharoenphol, Rao e Talwar, que mostraram como aproximar uma métrica finita arbitrária com n pontos por uma métrica numa árvore com distorção esperada O(lg n) -- o ótimo assintótico. Essa estratégia resulta em algoritmos de aproximação com boas razões de aproximação, e em algoritmos com bom fator de competitividade para diversos problemas de otimização online e distribuídos. É apresentada especificamente a aplicação da técnica ao problema do emparelhamento mínimo bipartido online, que ilustra como a aproximação de métricas auxilia na resolução de um problema e os cuidados que devem ser tomados nessa aplicação. / Many optimization problems on graphs, especially metric problems, are easier to solve on trees. Therefore, a strategy for obtaining a good algorithm for certain problems is to obtain a tree that approximates the graph, and use a solution of the problem on the tree as an approximate solution for the problem on the original graph. We study the work of Fakcharoenphol, Rao e Talwar, who showed how to approximate an arbitrary finite metric on n points by a tree metric with expected distortion O(lg n), which is asymptotically optimum. This strategy leads to algorithms with good approximation factors, and to competitive algorithms for various optimization problems, some of them online and distributed. Here, we present the application of that technique to the problem of finding a minimum online matching on a bipartite metric graph. This problem illustrates how metric approximation aids in solving a problem, and the care that must be taken when doing such an application.

Devido a restrições de aplicabilidade presentes nos algoritmos para a solução de problemas de otimização combinatória, os sistemas baseados em redes neurais artificiais e algoritmos genéticos oferecem um método alternativo para solucionar tais problemas eficientemente. Os algoritmos genéticos devem a sua popularidade à possibilidade de percorrer espaços de busca não-lineares e extensos. Já as redes neurais artificiais possuem altas taxas de processamento por utilizarem um número elevado de elementos processadores simples com alta conectividade entre si. Complementarmente, redes neurais com conexões realimentadas fornecem um modelo computacional capaz de resolver vários tipos de problemas de otimização, os quais consistem, geralmente, da otimização de uma função objetivo que pode estar sujeita ou não a um conjunto de restrições. Esta tese apresenta uma abordagem inovadora para resolver problemas de conexão em otimização combinatória utilizando uma arquitetura neuro-genética. Mais especificamente, uma rede neural de Hopfield modificada é associada a um algoritmo genético visando garantir a convergência da rede em direção aos pontos de equilíbrio factíveis que representam as soluções para os problemas de otimização combinatória. / Due to applicability constraints involved with the algorithms for solving combinatorial optimization problems, systems based on artificial neural networks and genetic algorithms are alternative methods for solving these problems in an efficient way. The genetic algorithms must its popularity to make possible cover nonlinear and extensive search spaces. On the other hand, artificial neural networks have high processing rates due to the use of a massive number of simple processing elements and the high degree of connectivity between these elements. Additionally, neural networks with feedback connections provide a computing model capable of solving a large class of optimization problems, which refer to optimization of an objective function that can be subject to constraints. This thesis presents a novel approach for solving connection problems in combinatorial optimization using a neurogenetic approach. More specifically, a modified Hopfield neural network is associated with a genetic algorithm in order to guarantee the convergence of the network to the equilibrium points, which represent feasible solutions for the combinatorial optimization problems.

Devido a restrições de aplicabilidade presentes nos algoritmos para a solução de problemas de otimização combinatória, os sistemas baseados em redes neurais artificiais e algoritmos genéticos oferecem um método alternativo para solucionar tais problemas eficientemente. Os algoritmos genéticos devem a sua popularidade à possibilidade de percorrer espaços de busca não-lineares e extensos. Já as redes neurais artificiais possuem altas taxas de processamento por utilizarem um número elevado de elementos processadores simples com alta conectividade entre si. Complementarmente, redes neurais com conexões realimentadas fornecem um modelo computacional capaz de resolver vários tipos de problemas de otimização, os quais consistem, geralmente, da otimização de uma função objetivo que pode estar sujeita ou não a um conjunto de restrições. Esta tese apresenta uma abordagem inovadora para resolver problemas de conexão em otimização combinatória utilizando uma arquitetura neuro-genética. Mais especificamente, uma rede neural de Hopfield modificada é associada a um algoritmo genético visando garantir a convergência da rede em direção aos pontos de equilíbrio factíveis que representam as soluções para os problemas de otimização combinatória. / Due to applicability constraints involved with the algorithms for solving combinatorial optimization problems, systems based on artificial neural networks and genetic algorithms are alternative methods for solving these problems in an efficient way. The genetic algorithms must its popularity to make possible cover nonlinear and extensive search spaces. On the other hand, artificial neural networks have high processing rates due to the use of a massive number of simple processing elements and the high degree of connectivity between these elements. Additionally, neural networks with feedback connections provide a computing model capable of solving a large class of optimization problems, which refer to optimization of an objective function that can be subject to constraints. This thesis presents a novel approach for solving connection problems in combinatorial optimization using a neurogenetic approach. More specifically, a modified Hopfield neural network is associated with a genetic algorithm in order to guarantee the convergence of the network to the equilibrium points, which represent feasible solutions for the combinatorial optimization problems.