Optimisation Combinatoire (Méthodes approchées) II. Recherche Locale simple (Les bases)



Documents pareils
Problème à résoudre. min f(s) s.c. s S

Cours des Méthodes de Résolution Exactes Heuristiques et Métaheuristiques

Méthaheuristiques pour l optimisation combinatoire et l affectation sous contraintes

Exemples de problèmes et d applications. INF6953 Exemples de problèmes 1

Ordonnancement en temps réel d un jobshop par métaheuristique hybride : étude comparative


Principes d implémentation des métaheuristiques

Algorithmes de recherche

La programmation à mémoire adaptative ou l évolution des algorithmes évolutifs

Parallélisme et Répartition

Chp. 4. Minimisation d une fonction d une variable

Un modèle réactif pour l optimisation par colonies de fourmis : application à la satisfaction de contraintes

Recherche locale pour un problème d optimisation de tournées de véhicules avec gestion des stocks

Système Immunitaire Artificiel Parallèle appliqué aux Flow Shop Hybride (FSH)

Communications collectives et ordonnancement en régime permanent pour plates-formes hétérogènes

TABLE DES MATIÈRES. PRINCIPES D EXPÉRIMENTATION Planification des expériences et analyse de leurs résultats. Pierre Dagnelie

Une application des algorithmes génétiques à l ordonnancement d atelier

Les algorithmes de base du graphisme

ALGORITHME GENETIQUE ET MODELE DE SIMULATION POUR L'ORDONNANCEMENT D'UN ATELIER DISCONTINU DE CHIMIE

LES MÉTA-HEURISTIQUES : quelques conseils pour en faire bon usage

Sommaire. Introduction Définition Historique Domaine d application.2. 4.Les Travaux réalisés sur les domaines d application.

Introduction au maillage pour le calcul scientifique

Laboratoire d Automatique et Productique Université de Batna, Algérie

Maintenance des roues de vélo à rayons sur le terrain

Programmation Par Contraintes

Approche d'évaluation pour les problèmes d'ordonnancement multicritères : Méthode d'agrégation avec direction de recherche dynamique

Hela Boukef. To cite this version: HAL Id: tel

PROBLEMES D'ORDONNANCEMENT AVEC RESSOURCES

Mathématique et Automatique : de la boucle ouverte à la boucle fermée. Maïtine bergounioux Laboratoire MAPMO - UMR 6628 Université d'orléans

Capacité d un canal Second Théorème de Shannon. Théorie de l information 1/34

Cours de Master Recherche

Info0804. Cours 6. Optimisation combinatoire : Applications et compléments

Différentes opérateurs évolutionnaires de permutation: sélections, croisements et mutations

chapitre 4 Nombres de Catalan

$SSOLFDWLRQGXNULJHDJHSRXUOD FDOLEUDWLRQPRWHXU

Problèmes d ordonnancement dans les systèmes de production. Journée Automatique et Optimisation Université de Paris Mars 2003

Joueur B Pierre Feuille Ciseaux Pierre (0,0) (-1,1) (1,-1) Feuille (1,-1) (0,0) (-1,1) Ciseaux (-1,1) (1,-1) (0.0)

Un couplage métaheuristique / simulation appliqué au problème du job shop avec transport

Les colonies de fourmis : apprentissage coopératif pour le problème du voyageur de commerce

Jean-Philippe Préaux

Petit guide de référence pour la messagerie vocale Avaya Distributed Office

Programmation Linéaire - Cours 1

Christophe CANDILLIER Cours de DataMining mars 2004 Page 1

Agrégation des portefeuilles de contrats d assurance vie

Cours Optimisation Partie Optimisation Combinatoire. Année scolaire Gérard Verfaillie ONERA/DCSD/CD, Toulouse

Initiation à la programmation en Python

ARBRES BINAIRES DE RECHERCHE

Apprentissage statistique dans les graphes et les réseaux sociaux

Architecture des Systèmes d Information Architecture des Systèmes d Information

Exercices types Algorithmique et simulation numérique Oral Mathématiques et algorithmique Banque PT

Texte Agrégation limitée par diffusion interne

Pourquoi l apprentissage?

Aptitude : Identifiez les Meilleurs Talents Plus Vite et à Moindre Coût

A GRASPxELS approach for the Job Shop with generic time-lags and new statistical determination of the parameters

Une réponse (très) partielle à la deuxième question : Calcul des exposants critiques en champ moyen

Programmation linéaire

CHAÎNE DE TRACABILITÉ GLOSSAIRE DES TERMES ET DÉFINITIONS

1 Recherche en table par balayage

Une nouvelle approche de détection de communautés dans les réseaux sociaux

Optimisation multi-objectif par colonies de fourmis : cas des problèmes de sac à dos

Algorithmes d'apprentissage

Master IMA - UMPC Paris 6 RDMM - Année Fiche de TP

THÈSE. présentée à l Université d Avignon et des Pays de Vaucluse pour obtenir le diplôme de DOCTORAT

Chapitre 9. Algorithmique. Quelques définitions. L'informatique au lycée.

guide pratique d utilisation d un terminal de paiement électronique EMV, à destination des commerçants CB

Modélisation multi-agents - Agents réactifs

Représentations. Marc Schoenauer Equipe TAO INRIA Futurs et LRI

1 de 46. Algorithmique. Trouver et Trier. Florent Hivert. Mél : Florent.Hivert@lri.fr Page personnelle : hivert

Nouvelles propositions pour la résolution exacte du sac à dos multi-objectif unidimensionnel en variables binaires

PROBABILITES ET STATISTIQUE I&II

CAPTEURS - CHAINES DE MESURES

Ministère de l Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique. Mémoire de fin d études. Thème

LES GENERATEURS DE NOMBRES ALEATOIRES

<Insert Picture Here> Exadata Storage Server et DB Machine V2

Baccalauréat ES Polynésie (spécialité) 10 septembre 2014 Corrigé

Guide de référence rapide sur la messagerie vocale d'avaya Distributed Office

Programmation linéaire

Le Processus RUP. H. Kadima. Tester. Analyst. Performance Engineer. Database Administrator. Release Engineer. Project Leader. Designer / Developer

4 Exemples de problèmes MapReduce incrémentaux

MABioVis. Bio-informatique et la

Leica Application Suite

Optimisation non linéaire Irène Charon, Olivier Hudry École nationale supérieure des télécommunications

Quantification Scalaire et Prédictive

Hélène CHEUTIN. Master 2 ISMAG

Le théorème de Perron-Frobenius, les chaines de Markov et un célèbre moteur de recherche

# let rec concat l1 l2 = match l1 with [] -> l2 x::l 1 -> x::(concat l 1 l2);; val concat : a list -> a list -> a list = <fun>

DOCUMENT DE TRAVAIL Centre de recherche sur l aide à l évaluation et à la décision dans les organisations (CRAEDO)

Atelier Transversal AT11. Activité «Fourmis» Pierre Chauvet.

Chapitre 5 : Flot maximal dans un graphe

Souad EL Bernoussi. Groupe d Analyse Numérique et Optimisation Rabat http ://

Une méthode heuristique pour l ordonnancement de projets avec contraintes de ressources et chevauchement d activités

Differential Synchronization

INSERTION TECHNIQUES FOR JOB SHOP SCHEDULING

RLBS: Une stratégie de retour arrière adaptative basée sur l apprentissage par renforcement pour l optimisation combinatoire

Item 169 : Évaluation thérapeutique et niveau de preuve

Conservation des documents numériques

Compression et Transmission des Signaux. Samson LASAULCE Laboratoire des Signaux et Systèmes, Gif/Yvette

NIVEAU Constat 1-1 Niveau de représentation

Quatrième partie IV. Test. Test 15 février / 71

Transcription:

Optimisation Combinatoire (Méthodes approchées) II. Recherche Locale simple (Les bases)

Heuristique Constructive Itérativement, ajoute de nouvelles composantes à une solution partielle candidate Espace de recherche : solutions partielles Étape de recherche : choisir de façon heuristique une composante 'optimale' Une seule solution au cours de la recherche

Recherche Locale Itérativement, parcourir l'espace de recherche de proche en proche à la recherche d'une 'bonne' solution Une solution (candidate) initiale de départ 'Améliorer' cette solution en regardant dans son voisinage proche 1. Générer des solutions 2. Sélectionner une solution Itération i Itération i+1 Mémoire de recherche

Un voisinage? Un ensemble de solutions qui diffèrent peu de s y Voisinage d'un point dans le plan : Dans un espace (discret) de recherche S, le voisinage d'une solution est une fonction : N : S N(S) N est un operateur de voisinage x Un opérateur de voisinage est par rapport à une représentation du problème/solution (genotype)

Exemples voisinages/représentation Binaire (e.g. SAT, knapsack) Hypercube des voisins à une distance de hamming 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0

Exemples voisinages/représentation Permutations (e.g., TSP, scheduling) Insertion, swap, inversion, k-opt insertion Swap inversion/échange 2-opt

Recheche Locale Revisited s solution initiale ; Répéter N(S) générer des solutions voisines ; s' choisir une solution dans N(s) ; s s' ; // remplacer s Jusqu'à Condition d'arrêt Comment choisir/remplacer? Comment générer une solution initiale? Quelle condition d'arrêt?

Recherche Locale Aléatoire s solution initiale ; Répéter N(S) générer des solutions voisines ; s' choisir aléatoirement une solution dans N(s) ; s s' ; // remplacer s Jusqu'à Condition d'arrêt Ineffectif en pratique Mais possibilité de coupler avec d'autres types de recherches!

Vision globale Vs Vision Locale Quelle boussoule utiliser? Sommets : solutions candidates (positions) Arêtes : voisins d'une solution selon l'opérateur N s* : solution (optimale) s : solution candidate courante s' choisit de façon locale à partir de la position courante s

Fonction d'évaluation f : S IR Fonction d'évaluation ou fonction de fitness Définit un score à chaque solution candidate Définit la qualité d'une solution Pas toujours la même que la fonction objective qui est inhérente au problème e.g., SAT : nombre de clauses vérifiées f permet essentiellement de guider la recherche dans l'espace de recherche L'objectif est de trouver un chemin qui aboutit à des bonnes solutions et ceci le plus rapidement possible

Recheche Locale (Revisted) s solution initiale ; Répéter N(s) générer des solution voisines ; s' choisir une solution dans N(s) tel que f(s') < f(s) ; s s' ; // remplacer s Jusqu'à Condition d'arrêt Best Improvement Choisir le meilleur voisins Il faut parcourir tous les voisins! Coût en temps First improvement Parcourir les voisins dans un ordre fixé Choisir le premier voisin s' tel que f(s') < f(s) Souvent plus efficace en pratique!

Évaluation Incrémentale L'évaluation est en générale l'étape la plus coûteuse Calculer l'apport (la différence) d'une solution voisine s' (un move) par rapport à s (position courante) L'évaluation d'une solution est une aggregation de ces composantes Un opérateur de voisinage change en général quelques composantes seulement calculer la différence de f(s') par rapport à f(s) et en déduire f(s') (au lieu de calculer directement f(s')) Exemple : 2-opt avec TSP : w(p') = w(p) arêtes dans p mais non dans p' + arêtes dans p' mais non dans p

Solution initiale Essentiellement deux stratégies Random Heuristic (e.g., greedy) Une solution initiale de meilleurs qualité n'est pas forcément meilleurs! Génération d'une solution candidate initiale de façon aléatoire peut être difficile

Hill Climbing Descent iterative improvement s solution initiale ; Répéter N(s) générer des solution voisines ; s' choisir une solution dans N(s) tel que f(s') < f(s) ; s s' ; // remplacer s Jusqu'à Pas d'amélioration possible (Optimum local) Retourner s ; Optimum local (Local Optimum) Une solution s tel que f(s) <= f(s') pour tout s' dans N(s) Optimum local strict : f(s) < f(s') pour tout s' dans N(s) Il peut en avoir plusieurs!

Optima locaux Trajectoire de recherche : s 0 s 1 s 2 s k s k dépend de s 0, du voisinage N, de la fonction d'évaluation (fitness) et de la stratégie de sélection évaluation Title:optima.fig Creator:fig2dev Version 3.2 Patchlevel 5 CreationDate:Sun Nov 27 11:35:08 2011 solutions

Trajectoire

Échapper les Optima locaux Quelques mécanismes simples Restart : recommencer avec une nouvelle solution initiale Non-improving steps : Quand arrivé sur un optimum local, accepter de faire des 'move' vers des solutions voisines ayant une fitness égale ou moins bonne Pas de garantie que cela soit effectif!

Intensification Vs Diversification Intensification Itérativement, de façon gloutonne, augmenter la qualité de la solution ou la probabilité d'aller vers une bonne solution Diversification Éviter de stagner dans une région (e.g. Optima locaux) Exemples : Random local search : diversification Hill-climbing (descent) : intensification L'ingrédient de base d'une bonne recherche Locale est un bon équilibre entre Intensification et Diversification