Meta-Heuristic Algorithms

A Powerful Approach for Optimization Problems

Optimization problems are problems that involve finding the best solution from a set of possible solutions, according to some criteria or objective function. Optimization problems are ubiquitous in computer science, such as scheduling, routing, clustering, machine learning, and more.

However, many optimization problems are very hard to solve exactly, either because they are too complex, too large, or too dynamic. In such cases, finding the optimal solution may require too much time or computational resources. Therefore, we need to find approximate solutions that are good enough for our purposes.

Meta-heuristic algorithms are a type of algorithm that can help us find approximate solutions to optimization problems. They are general-purpose methods that can be applied to different types of problems, without requiring much prior knowledge or problem-specific information. Meta-heuristic algorithms work by iteratively improving a solution until it meets some quality criteria or termination condition.

Meta-heuristic algorithms are inspired by various sources, such as nature, physics, biology, and human behavior. Some examples of meta-heuristic algorithms are:

  • Genetic algorithm (GA): Inspired by the process of natural evolution, GA works by maintaining a population of candidate solutions that undergo selection, crossover, and mutation operators to generate new solutions.
  • Simulated annealing (SA): Inspired by the process of annealing in metallurgy, SA works by gradually decreasing the temperature of a system that allows random changes in the solution. As the temperature decreases, the changes become less frequent and more likely to improve the solution.
  • Tabu search (TS): Inspired by the concept of tabu or forbidden in human culture, TS works by keeping track of a list of recently visited solutions that are prohibited from being revisited. This helps to avoid getting stuck in local optima and explore new regions of the search space.

Here, we will share some of our works in the area of meta-heuristic algorithms and their applications. We will show how meta-heuristic algorithms can help us solve various optimization problems in computer science. We hope you will find these works interesting and useful.

References

2021

  1. Ezzati99.jpg
    On the Minimum of True Matches in Exact Graph Matching with Simulated Annealing
    Hashem Ezzati, Mahmood Amintoosi, and Hashem Tabasi
    Journal of Algorithms and Computation, Apr 2021

2020

  1. ModifiedGA-iranaict99.jpg
    الگوریتم ژنتیکِ آگاه از بهترین عضو با کاربرد در رنگ‌آمیزی و بعدمتریک گراف
    محمود امین‌طوسی, and هاشم عزتی
    نشریه فناوری اطلاعات و ارتباطات ایران, Apr 2020
    The aware genetic algorithm of the best member, applied to graph coloring and metric-dimension of the graph problem

2019

  1. Ezzati98-TSCO-GD.png
    محاسبه بعد متریک گراف با الگوریتم شبیه‌سازی تبریدی
    هاشم عزتی, and محمود امین‌طوسی
    In سومین سمینار کنترل و بهینه‌سازی, Apr 2019
    Computing Graph Metric Dimension using Simulated Annealing

2018

  1. Nemati96GA.png
    مقدار دهی اولیه گرادیان مزدوج در خوشه بندی طیفی با الگوریتم ژنتیک
    مهدی نعمتی, محمود امین‌طوسی, and مهدی زعفرانیه
    In ششمین سمینار آنالیز هارمونیک و کاربردها, Apr 2018
    Conjugate Gradient Initilization using GA in Spectral Clustering

2015

  1. Amintoosi94spectral.png
    محاسبه پارامترهای خوشه‌بندی طیفی در تصاویر MRI با الگوریتم ژنتیک
    محمود امین‌طوسی, and طیبه فیاض
    In هشتمین کنفرانس بین‌المللی انجمن ایرانی تحقیق در عملیات, Apr 2015
    Genetic Algorithms for Spectral Clustering Parameter Estimation

2014

  1. UFL.png
    مقایسه سه روش فراابتکاری در حل UFLP
    سمیرا شاهی, محمود امین‌طوسی, and مهدی زعفرانیه
    In هفتمین کنفرانس بین‌المللی انجمن ایرانی تحقیق در عملیات, Apr 2014
    Comparing 3 meta-heuristic methods for solving UFLP
  2. Hoseini93mincutSA.png
    برش کمینه‌ی گراف با شبیه‌سازی تبریدی
    فاطمه‌سادات حسینی, and محمود امین‌طوسی
    In هفتمین کنفرانس بین‌المللی انجمن ایرانی تحقیق در عملیات, Apr 2014
    Graph Minumum Cut using SA
  3. Hoseini93mincutTS.png
    برش کمینه‌ی گراف باجستجوی ممنوعه
    فاطمه‌سادات حسینی, and محمود امین‌طوسی
    In هفتمین کنفرانس بین‌المللی انجمن ایرانی تحقیق در عملیات, Apr 2014
    Graph Minumum Cut using Tabu Search
  4. IMS.png
    مسئله مکان‌یابی p -هاب با ظرفیت نامتناهی در حضور صف M/G/1
    معصومه رضازاده, محمود امین‌طوسی, and مهدی زعفرانیه
    In چهل و پنجمین کنفرانس ریاضی ایران, Apr 2014
    Facility Location Problem in M/G/1 Queue

2007

  1. fish-school.jpg
    A Fish School Clustering Algorithm: Applied to Student Sectioning Problem
    M. Amintoosi, M. Fathy, N. Mozayani, and 1 more author
    Dynamics of Continuous Discrete & Impulse Systems, series B: Applications and Algorithms, Dec 2007
    Post Proceeding of LSMS2007, Life System Modeling and Simulation 2007, China
  2. tiling.png
    Using Pattern Matching for Tiling and Packing Problems
    M. AmintoosiH. SadoghiYazdi,  M.Fathy, and 1 more author
    European Journal of Operational Research, Dec 2007
    Indexed by DBLP and SCOPUS

2005

  1. pubs.png
    Feature Selection in A Fuzzy Student Sectioning Algorithm
    M. Amintoosi, and J. Haddadnnia
    Lecture Notes in Computer Science, Dec 2005
    Indexed by DBLP

2004

  1. pubs.png
    کلاسه‌بندی فازی بهینه دانشجویان با استفاده از یک تابع فازی در حل مسئله برنامه‌ریزی ژنتیکی دروس هفتگی دانشگاه
    In نهمین كنفرانس سالانه انجمن كامپیوتر ایران, اسفند 2004
    Student’s sectioning using fuzzy inference system

2002

  1. Pentomino_Puzzle_Solution_8x8_Minus_Center.svg.png
    A Genetic-Neuro Algorithm for Tiling Problems with Rotation and Reflection of Figures
    R. Monsefi, and M. Amintoosi
    Iranian Journal of Science and Technology, Transaction B, Dec 2002
    Indexed by ACM

2000

  1. tiling.png
    جورچینی قطعات راست گوشه با استفاده از شبكه های عصبی و الگوریتم ژنتیك
    ر. منصفی, and م. امین‌طوسی
    In پنجمین کنفرانس سالانه انجمن کامپیوتر ایران, بهمن 2000
    Tiling Problem using Neural Networks and Genetic Algorithm