Made available in DSpace on 2014-07-29T14:57:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Carine Rodrigues da Costa.pdf: 991478 bytes, checksum: 516faf301aac129df1d69068892a5ea9 (MD5) Previous issue date: 2011-03-30 / The necessity of solving optimization problems in a reasonable computational time limit makes the development of heuristics be a large research area. Usually, developed heuristics for optimization problems are empirically evaluated by its application to a set of specific instances, comparing to quality solution and computational efforts. Besides, when presenting a new heuristic, the contributions should be scientifically evaluated and reported in an objective way. The quality of a computational experiment report may become evident the difficulty to reproduce the experiment or compare the results with those of other experiments. Part of the origin of these issues comes from the fact that there is no standard for reporting experiments in Computer Science. Therefore, the focus of this work is to investigate methods of conducting experimental research with heuristics, to examine what methods are more favorable and consistent in evaluating these. Thus, the investigation resulted in a compilation with contribution of several authors, which consisted in identifying a set of recommendations, including the formulation of a checklist representing the summary form of all the items that were seen in this study. The results of this review served as the basis for definitining the research and leading a sample study, which consisted in analysis of articles that deal with the Quadratic Assignment Problem (QAP), by checking the necessary items for understanding, reproduction and comparison of the performed experiments. / A necessidade de resolver problemas de otimização em um limite razoável de tempo computacional faz com que o desenvolvimento de heurísticas seja uma grande área de pesquisa. Usualmente, heurísticas desenvolvidas para problemas de otimização são avaliadas empiricamente, pela sua aplicação a um conjunto de instâncias específicas, comparando qualidade da solução e esforços computacionais. Além disso, ao se apresentar uma nova heurística, as contribuições devem ser avaliadas cientificamente e relatadas de uma maneira objetiva. Ao descrever um experimento computacional e relatar os resultados obtidos do mesmo, pode ficar evidente a dificuldade de reproduzir o experimento ou comparar os resultados obtidos com os de outros experimentos. Parte da origem dessas questões vem do fato de que não há padrão para o relato de experimentos na área de Computação. Portanto, o foco deste trabalho é investigar métodos de condução de pesquisa experimental com heurísticas, para analisar quais são os mais favoráveis e consistentes na avaliação destas. Desta forma, a investigação resultou em uma compilação com a contribuição de diversos autores, em que consistiu na identificação de um conjunto de recomendações, com a elaboração de um checklist, representando de forma sumarizada todos os itens vistos nesta pesquisa. Os resultados dessa revisão serviram como base para a definição da pesquisa e condução de um estudo exemplo, que consistiu na análise de artigos que tratam do Problema de Atribuição Quadrática (PAQ), com a verificação dos itens necessários para compreensão, reprodução e comparação dos experimentos realizados.

O Problema de Transporte de Derivados de Petróleo em Oleodutos consiste em determinar como operar uma rede de oleodutos, atendendo às demandas dos mercados locais, levando em conta o plano de produção dentro de um horizonte temporal pré-estabelecido, satisfazendo restrições operacionais e minimizando os custos de transporte nos oleodutos. A realidade atual vivida pela indústria do petróleo no Brasil aponta para uma tendência de independência crescente entre os envolvidos com a distribuição dutoviária. Este novo cenário exigirá maior segurança e privacidade da informação trocada entre os participantes, impossibilitando um processo de solução centralizado como o atual. Este trabalho mostra a adequação de modelar este problema como um DCOP (Problema de Satisfação de Restrições Distribuído com Otimização), onde as variáveis e restrições são distribuídas entre múltiplos agentes autônomos, que representam diferentes terminais e refinarias, de forma a manter a privacidade das informações associadas a cada um deles. Para a solução deste DCOP é utilizado o algoritmo Adopt (Assíncrono Distribuído com Otimização), que foi adaptado para o problema de oleodutos e comparado com o algoritmo SBB (Branch-and-Bound Sincronizado), um algoritmo reconhecidamente completo para DCOP. Esta avaliação de desempenho é realizada utilizando tanto a métrica tradicional de Número de Ciclos, quanto a métrica de Custo Cumulativo, que é uma alternativa para algoritmos distribuídos genéricos, e considera diferentes heurísticas para Adopt e SBB. Além disso, uma técnica de pré-processamento foi desenvolvida para melhorar a eficiência do Adopt. Tal como no trabalho original do Adopt, os resultados experimentais confirmam sua superioridade sobre o SBB também para este tipo de problema, e indicam as heurísticas mais adequadas.

Este trabalho apresenta um estudo sobre a razão assintótica de pior caso para alguns algoritmos aproximados utilizados para solucionar o problema de Bin Packing unidimensional ( BPP). Este é um problema clássico de otimização combinatória que serve de modelo para uma série de problemas que ocorrem no mundo real. No BPP, dada uma lista com n itens de tamanhos no intervalo (0,

A Orientação a Aspectos - OA constitui um dos mais recentes paradigmas, capaz de reduzir ainda mais a complexidade do desenvolvimento de software, e trouxe novos desafios para a comunidade científica e tecnológica de Engenharia de Software. Um desses desafios chamado Aspectos Iniciais - AI baseia-se na falta de uma sistemática apropriada para auxiliar profissionais na realização das atividades de identificação e definição de Aspectos, o mais cedo possível, nos processos de desenvolvimento de software. A principal contribuição deste trabalho de pesquisa consiste na elaboração de um Método para Identificação e Definição de Aspectos Iniciais denominado - MIDAI, visando o aumento da eficiência e a eficácia e a redução dos riscos e recursos envolvidos na aplicação do paradigma da OA. Além de uma pesquisa bibliográfica, de um levantamento dos principais trabalhos existentes sobre Aspectos Iniciais - AI e do desenvolvimento do "MIDAI", este trabalho apresenta também um estudo de caso, em termos de experimento científico, para a verificação da eficiência e eficácia da aplicação prática do novo método, juntamente com uma análise e discussão dos principais resultados obtidos.

Aborda-se neste trabalho um problema de seqüenciamento de padrões denominado Problema de Minimização de Pilhas Abertas, o qual visa aprimorar o processo de produção de corte de objetos e que possui grande aplicação industrial. Além da aplicação direta, o tratamento do problema é interessante devido ao alto nível de dificuldade para determinação sua solução por métodos computacionais e à sua versatilidade, pois pode-se utilizá-lo para modelar vários outros problemas tanto práticos quanto mais teóricos. Propõe-se uma heurística construtiva que usa um procedimento de geração de permutações de partes de uma solução e uma regra de melhoria baseada na antecipação do fechamento de pilhas. Além disso, são propostas e discutidas a utilização de pré-processamento dos dados de entrada do problema e a simplificação de um dos métodos de solução da literatura baseado em teoria dos grafos para geração de uma solução inicial. Os resultados dos experimentos computacionais extensivos realizados demonstram a eficiência das idéias propostas tanto isoladamente quanto em conjunto, frente aos métodos da literatura para lhe servir de comparação. A heurística proposta é uma alternativa competitiva para a solução do problema abordado.

Esta tese é sobre otimização combinatória e nela aborda-se o problema de minimização de pilhas abertas. São apresentados dois novos métodos heurísticos simples para solução deste problema, baseados em algoritmos básicos da teoria de grafos aos quais associam-se duas simples regras de melhoria gulosas. Para aferição da qualidade dos métodos propostos, estes são comparados com os dois métodos que são o estado da arte do problema objeto de estudo, sendo um exato e outro, heurístico. Para que os experimentos computacionais fossem abrangentes, foram utilizados três conjuntos de instâncias: o primeiro, adotado amplamente pela comunidade acadêmica; o segundo, mais recente e de maior nível de dificuldade e o terceiro novo conjunto de instâncias, proposto neste mesmo trabalho, possuidor de problemas com maiores instâncias e nível de dificuldade maior que os dois anteriores. Os resultados reportados mostram que as duas heurísticas - HBF2r e Lookahead, superam o método heurístico de melhor desempenho da literatura em qualidade da solução e em regularidade. Ainda, Lookahead obtém grande quantidade de soluções ótimas, baixos índices de erros e soluções de qualidade próxima às soluções geradas pelo método exato nos três conjuntos de instâncias considerados, não obstante o fato de se tratar de uma heurística. Os tempos computacionais são considerados muito baixos em termos práticos. Espera-se que as contribuições aqui realizadas possam auxiliar uma maior compreensão do problema.

Consideramos nesta dissertação um problema, NP-difícil, de seqüenciamento de padrões, vizando minimizar o número máximo de pilhas abertas em torno de uma máquina industrial de corte. Estamos interessados em métodos frugais, os quais, seguindo à terminologia de Halldórson (91), são aqueles - métodos - que além de utilizar poucos recursos computacionais - tempo e espaço - possuem idéias de implementações simples. A modelagem do problema pela Teoria dos Grafos foi a escolhida para obtenção de tais métodos, na tentativa de se identificarem aspectos estruturais que, porventura, pudessem emergir e auxiliar na sua resolução. A partir daquela modelagem, descobrimos ser o grafo complementar bastante esparso e possuidor de um conjunto independente maximal surpreendentemente grande, se comparado ao número de vértices do grafo. Através da informação adicional, fornecida por estes dois aspectos estruturais encontrados no grafo modelada, um método geral, baseado no clique maximal, foi desenvolvido. A frugalidade do método está no uso de uma conhecida heurística gulosa, de tempo linear no número de vértices, para detecção de conjuntos independentes. A partir do método geral, duas heurísticas puderam ser desenvolvidas: a primeira, de detecção de circuitos hamiltonianos, obtidos através de uma versão do algoritmo extensão-rotação para grafos randônicos, com o circuito inicial composto pelos vértices do clique maximal; e a segunda, de contratação recursiva de cliques. Realizamos testes computacionais comparando as nossas heurísticas com aquelas pertencentes ao estado da arte encontrado na literatura. Os resultados demonstram que as duas heurísticas desenvolvidas através do método proposto são competitivas, tanto em termos de tempo e espaço como de erro médio, além da facilidade de implementação.

Este trabalho aborda o problema dos atrasos de pousos e decolagens de aeronaves devido à sobrecarga dos Aeroportos Brasileiros, principalmente na Terminal São Paulo isto é, Aeroportos de Campo de Marte, Congonhas e Guarulhos. Dentro desta grande área é bem conhecido o descompasso entre os horários previstos para pouso e decolagem e os horários reais. Descompasso esse que por tornar-se cada vez maior passa a ser crítico aos operadores do sistema aéreo, implicando ainda em um maior consumo de combustível e assim como em um aumento, sempre maior, da poluição atmosférica. O trabalho oferece duas contribuições ao problema do seqüenciamento de aeronaves, sob o ponto de vista econômico na redução do consumo de combustível fóssil, uma vez que as filas de aeronaves nas áreas terminais podem ser diminuídas. Mais ainda, o consumo total de combustível do Brasil pode ser reduzido devido ao fato do combustível usado por este setor ter grande impacto no consumo total do País. A outra contribuição tem cunho social, podendo ser traduzida na menor quantidade de emissão de poluentes. Lembrando que a emissão de poluentes está se tornando crítica, principalmente nas vizinhanças de São Paulo onde os aeroportos estão em operação.

O crescente número de acidentes aeronáuticos, nas fases de decolagem e pouso das aeronaves, vem se tornando um grande desafio para a comunidade aeronáutica internacional na perseguição de novos meios e métodos de desmistificação das causas envolvidas. Este trabalho apresenta uma metodologia para a análise de investigações de acidentes aeronáuticos, baseada em técnicas heurísticas de tratamento das equações padronizadas da dinâmica do vôo das aeronaves para a restauração das trajetórias destas. O trabalho procura maximizar a coerência e a quantidade de informações sobre o desempenho das aeronaves e das tripulações envolvidas no meio ambiente operacional crítico, através dos parâmetros registrados pelo Gravador de Dados de Vôo (Flight Data Recorder - FDR) e pelo Gravador de Voz da Cabine do Comando (Cockpit Voice Recorder - CVR). A pesquisa restringe-se a aeronaves comerciais motorizadas, de asa fixa e a operações de vôo características, que ocorrem em áreas terminais, durante as fases de decolagem e pouso. A relevância deste trabalho enquadra-se na disponibilização, para as autoridades de investigação de acidentes aeronáuticos, de um protótipo de ferramenta, de fácil implementação, para análise dos principais grupos de fatores contribuintes nas investigações de acidentes aeronáuticos.

Focalizamos, nesta tese, o problema de minimizar o número máximo de pilhas abertas em torno de uma máquina de corte. Desenvolvemos métodos exatos para alguns casos especiais do problema, uma nova heurística e um novo limite inferior para o problema. Propomos, também, aperfeiçoamentos em um método enumerativo apresentado anteriormente na literatura. Testes computacionais com a heurística e métodos desenvolvidos, foram realizados, mostrando os ganhos conseguidos com os novos desenvolvimentos.