Aplikace celulárních genetických algoritmů na vybrané úlohy

Roman Mandryk

Diplomová práce

Application of cellular genetic algorithms on selected problems

Anotace:

Tato diplomová práce se zabývá celulárními genetickými algoritmy, což jsou metody, které se používají pro optimalizaci různých problémů, které se vyskytují jak v teorii, tak v praxi. Tyto algoritmy, které patří do oboru umělé inteligence, se snaží napodobením evolučních procesů, které se vyskytují v přírodě, získat výkonné nástroje pro řešení nejsložitějších problémů. V práci jsou tyto algoritmy, označované zkratkou „cGA“, analyzovány z různých pohledů, které ukazují širokou škálu možných úprav cGA, jako jsou změny operátorů výběru, křížení a mutace, tvarů mřížky populace, sousedství jedinců a mnoho jiných vlastností. Ty se pak významně projeví na chování algoritmu. Po představení možností cGA je v této práci popsán kapacitní dopravní problém, který je přítomen ve většině oborů, kde je potřeba převézt zboží nebo pasažéry. Následně je řešení tohoto problému implementováno ve formě celulárního genetického algoritmu ve volně dostupné knihovně JCell, která poskytuje částečné nástroje pro programování algoritmu. V poslední fázi je vytvořený algoritmus otestován na známých instancích a porovnán s dosud nejlepšími výsledky.

Abstract:

This thesis deals with cellular genetic algorithms which are methods that are used to optimize various problems that occur in both theory and practice. These algorithms belonging to the field of artificial intelligence attempt to get powerful tools for solving complex problems by imitation of evolutionary processes that occur in nature. The algorithms, shortly denoted as cGA, are analyzed in this work from different perspectives, which show a wide range of possible modifications of cGA, change of operators such as selection, crossover and mutation, a grid shape of the population, the neighborhood of individuals and many other features. These parameters then significantly influence the behavior of the algorithm. After that, the capacitated vehicle routing problem is described which is present in almost every field, where it is necessary to transport goods or passengers. Subsequently, the solution to this problem is implemented in the form of a cellular genetic algorithm in a publicly available library JCell, which provide some tools for implementation of the algorithm. In the last chapter, the algorithm previously designed is tested on the known instances and compared with the best results yet.

Klíčová slova

algoritmy genetické celulární, dopravní problém, JCell

Keywords

vehicle routing problem

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 7. 5. 2010

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 28. 5. 2010
• Vedoucí: Daniela Ponce
• Oponent: Agáta Bodnárová

Univerzita Hradec Králové

UHK, Fakulta informatiky a managementu

Magisterský studijní program / obor:
Systémové inženýrství a informatika / Informační management