NATURAL SOLVERS IN PROBLEMS OF SEARCHING FOR THE BEST SOLUTION
DOI:
https://doi.org/10.7494/csci.2000.2.0.3578Abstract
In the paper we present a new method, which can be used as a natural solver for searching the best solution in the multidimensional and multimodal parameter space. The method is based on
a well-known simulation techniąue, i.e., molecular dynamics. To show advantages and disadvanta- ges of the particie method in comparison to the standard genetic algorithm, we analyse efficiency of the methods in finding the global minimum of multi-dimensional and multi-modal test-bed functions and we calculate the evaluation indices. We analyse also the ways the solution space is explored and the parameters of algorithms adjusted. The optimal heuristics are proposed. The tests carried out show that the choice of the most appriopriate optimization method depends on type of a problem considered. We show that the particie method is morę efficient for finding the optimal solution for multi-modal problems with distinct global extreme, while the genetic algo rithm is better for deceptive functions with several locals extreme, which are placed far away from the global optimum. This comes from the different ways in which the particie method and genetic algorithm explore the solution space. The particie method can be used for initial analysis of functions, which character is unknown.
Downloads
References
Krawczyk S.: Programowanie matematyczne. Warszawa, PWE 1980
Goldberg D.E.: Algorytmy genetyczne i ich zastosowania, tłum. z j. ang. Warszawa, WNT 1995
Battiti R., Tecchiolli G.: Simulated Annealing and Tabu Search in the Long Run: a Comparison on QAP Tasks. Computers and Mathematics with Applications, 1994, 28(6)
Ingber L.: Simulated annealing: Practice versus theory. J. Math. Comput. Modelling,
, 18(11), 29
Dzwinel W.: Informatyczne problemy i perspektywy symulacji metodą cząstek. Ze szyty Naukowe AGH, Rozprawy i monografie, 50, 1996
Dzwinel W.: Yirtual particles and search for global minimum. Futurę Generation Computer Systems, 12, 1997
Tadeusiewicz R.: Sieci neuronowe. Warszawa, Akademicka Oficyna Wydawnicza RM 1993
Hertz J., Krogh A., Palmer R.G.: Wstęp do teorii obliczeń neuronowych, tłum. z j. ang., Warszawa, WNT 1993
Dorigo M., Maniezzo V., Colomi A.: The Ant System: Optimization by a colony of cooperating agents. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybemetics-Part B, 26, No. 1, 1996
Battiti R., Tecchiolli G.: Local Search with Memory: Benchmarking RTS. Operations Reserch Spectrum 1995
Sloot P.M.A., Kaandorp J.A, Schoneveld A.: Dynamie Complex System (DCS): a new approach to parallel computing in computional physics. Technical Report, Universi- ty of Amsterdam, grudzień 1995
Mahfoud S.W., Goldberg D.E.: Parallel recombinative simulated annealing: A genetic algorithm. Parallel Computing, 21, 1995
Kirkpatrick S., Gellat C.D., Vecchi M.P.: Optimization by Simulated Annealing. Science, 220,1984
Dueck G., Scheuer T.: Threshold Accepting.A General Purpose Optimization Algo rithm Appearing Superior to Simulated Annealing. Jumal of Comput. Phys., 90, 1,
Ingber L.: Adaptive Simulated Annealing (ASA): Lessons Lerned. Control and Cyber-
netics, 1995
Andricioaei I.A., Straub J.E.: Finding the Needle in the Haystack: Algorithms for
Conformational Optimization. Computers in Physics, 10, Sep/Oct 1996
Spears W.M.: An overview of evolutionary computation. European Conference of
Machinę Leaming, 1993
Harik G., Cantu-Paz E., Goldberg D., Miller B.L.: The Gambler’s
Ruin Problem, Ge
netic Algoritmand the Sizing ofPopulation, IlliGAL web page
Potter M.A.,De Jong K.A.: A cooperative Coevolutionary Approach to Function Op
timization. The Third Parallel Problem Solving From Naturę, Jerusalem, 1994
Rozmus K., Sołtysiak J.: Wposzukiwaniu minimum globalnego. Praca magisterska (AGH, Wydział Elektrotechniki, Automatyki Informatyki i Elektroniki), Kraków,
czerwiec 1998
Łaguza M.: Problemy GA-trudne. Praca magisterska (AGH, Wydział Elektrotechniki,
Automatyki Informatyki i Elektroniki), Kraków, wrzesień 1998
Goldberg D.E., Deb K., Horn J.: Massive Multimodality, Deception and Genetic Al-
goritms. IlliGAL Report No. 92005, kwiecień 1992
Horn J., Goldberg D.E., Deb K.: Long Path Problem. The Third Conference on Pa
rallel Problem Solving from Naturę, Jerusalem, październik 1994
Price K., Storm R.: Ewolucja ró nicowa. Software, czerwiec 1997
Strona WWW http://solon.cma.univie.ac.at/~neum
Strona WWW http://gal4.ge.uiuc.edu/cei-bin/orderform/
Strona WWW http://cs.und.ae.za/-~ikram/Research/
Strona WWW htto://www.wins.unva.nl/research/qwrs/introalg.html
Strona WWW http://iridia.ulb.ac.be/Langerman/ICEO.html
Strona WWW http://www.es.umass.edu/mie/
Strona WWW http://www.abafi/~atorn/Globopt.html
Broda A.: Relacje przestrzenne i lokalność interakcji pomiędzy osobnikami populacji
w algorytmach genetycznych. Praca magisterska (AGH, Wydział Elektrotechniki,
Automatyki Informatyki i Elektroniki), Kraków, wrzesień 1996
Zieliński K. i inni: Środowiska programowania rozproszonego w sieciach komputerowych. Kraków 1994
Campanini R., Di Caro G., Villani M., D’Antone I., Giusti G.: Parallel architectures and intrinsically parallel algorithms: genetic algorithms. International Journal of Modem Physics C, 5, 11, 1994
http://www.aic.nrl.naw.mil/galist/
http://gal4.ge.uiuc.edu/goldberg/d-goldberg.html/
http://www-iligal.ge.uiuc.edu/%7Ebmiller
Goldberg D.E.: The design of innovation: lessonsfrom genetic algoritms, lessonsfor
the real world. IlliGAL Report No. 98004, luty 1998
Cantu-Paz E.: A summary o f research on parallel genetic algorithms. IlliGAL Report
No. 95007, 1995
http://www.aic.nrl.naw.mil/galist/src/
http://alumni .caltech.edu/~in gber/
http://www.ingber.com/ASA README.html
http://www.wins.uva.nl/research/pwrs/proiects/DvnCompSvs.html
Fox G.C.: Parallel Computers and Complex Systems. Complexity International, 1,
kwiecień 1994; dostępne przez: http://www.csu.edu.au/ci/voll/Geoffrev.Fox/
Findeisen W., Szymanowski J., Wierzbicki A.: Metody obliczeniowe optymalizacji.
Warszawa, Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej 1973
Gajęcki M.: Algorytm rozwiązujący problem komiwoja era i jego implementacja na
ró nych architekturach. Praca doktorska (AGH, Wydział Elektrotechniki, Automaty ki, Informatyki i Elektroniki), Kraków, 1996