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
On the Minimum of True Matches in Exact Graph Matching with Simulated Annealing
در مسأله مکانیابی مراکز سرویسدهنده با ظرفیت نامحدود، هدف کمینه کردن هزینههای سرویسدهی میباشد. این مسأله از نوع NP-hard بوده و روشهای فراابتکاری راهحلهای خوبی، در زمان معقول برای این مسائل ارائه مینمایند. در این مقاله، سه روش جستوجوی تابو، الگوریتم ژنتیک و الگوریتم انبوهسازی(ازدحام) ذرات تحت شرایط یکسان پیادهسازی شده و نتایج بهدست آمده با شیوهی جدیدی مورد مقایسه قرار گرفتهاند. نتایج آزمایشات نشان داده است که به طور کلی الگوریتم ژنتیک روش بهتری برای حل این مسأله است.
در مسئله برش مینیمم هدف مینیمم کردن ظرفیت یالهای برش است. از روشهای تقریبی حل این مسائل میتوان به الگوریتم کارگِر اشاره کرد. که از تلفیق لبه ها به صورت تصادفی استفاده میکند .در این مقاله از شبیهسازی تبریدی برای حل این مسئله استفاده شده است و نتایج آن با روش کارگِر مقایسه شده است. نتایج آزمایشات برتری روش پیشنهادی را نسبت به روش کارگِر از منظر سرعت اجرا، نرخ همگرایی و میانگین خطا نشان داده است.
در مسئله برش مینیمم هدف مینیمم کردن ظرفیت یالهای برش است. از روشهای تقریبی حل این مسائل میتوان به الگوریتم کارگِر اشاره کرد. که از تلفیق لبه ها به صورت تصادفی استفاده میکند .در این مقاله از جستجوی ممنوعه برای حل این مسئله استفاده شده است و نتایج آن با روش کارگِر مقایسه شده است. نتایج آزمایشات برتری روش پیشنهادی را نسبت به روش کارگِر از منظر سرعت اجرا، نرخ همگرایی و میانگین خطا نشان داده است.
مسئله مکانیابی p -هاب با ظرفیت نامتناهی در حضور صف M/G/1
مسئله مکانیابی هاب یک تعمیم نسبتاً جدید از مسائل مکانیابی است. این مسائل با پیدا کردن مکانهای هاب و تخصیص نقاط تقاضا به این مکانها سرو کار دارد.ما هابها را که بخشهای پر ازدحام شبکه هستند، همانند یک صف M/G/1 مدلبندی میکنیم. در این مقاله ابتدا یک برنامهریزی غیر خطی با محدودیتهای خطی برای مسئله نمایش میدهیم که زمان کلی حمل و نقل بین گرههای شبکه را مینیمم میکند، سپس این مسئله را با استفاده از الگوریتم ژنتیک حل میکنیم و با الگوریتم جستجوی ممنوعه مقایسه میکنیم.
2007
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