Planejamento da expansão de sistemas de transmissão usando algoritmos tipo dual simplex especializados em uma estrutura branch and bound

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Planejamento de reativos em sistemas de energia elétrica através de um algoritmo de Branch-and-Bound não linear

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Branch and Bound algorithms in greenhouse climate control

The horticultural sector has become an increasingly important sector of food production, for which greenhouse climate control plays a vital role in improving its sustainability. One of the methods to control the greenhouse climate is Model Predictive Control, which can be optimized through a branch and bound algorithm. The application of the algorithm in literature is examined and analyzed through small examples, and later extended to greenhouse climate simulation. A comparison is made of various alternative objective functions available in literature. Subsequently, a modidified version of the B&B algorithm is presented, which reduces the number of node evaluations required for optimization. Finally, three alternative algorithms are developed and compared to consider the optimization problem from a discrete to a continuous control space.

Some heuristic algorithms for total tardiness minimization in a flowshop with blocking

The flowshop scheduling problem with blocking in-process is addressed in this paper. In this environment, there are no buffers between successive machines: therefore intermediate queues of jobs waiting in the system for their next operations are not allowed. Heuristic approaches are proposed to minimize the total tardiness criterion. A constructive heuristic that explores specific characteristics of the problem is presented. Moreover, a GRASP-based heuristic is proposed and Coupled with a path relinking strategy to search for better outcomes. Computational tests are presented and the comparisons made with an adaptation of the NEH algorithm and with a branch-and-bound algorithm indicate that the new approaches are promising. (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Efficient feature selection filters for high-dimensional data

Feature selection is a central problem in machine learning and pattern recognition. On large datasets (in terms of dimension and/or number of instances), using search-based or wrapper techniques can be cornputationally prohibitive. Moreover, many filter methods based on relevance/redundancy assessment also take a prohibitively long time on high-dimensional. datasets. In this paper, we propose efficient unsupervised and supervised feature selection/ranking filters for high-dimensional datasets. These methods use low-complexity relevance and redundancy criteria, applicable to supervised, semi-supervised, and unsupervised learning, being able to act as pre-processors for computationally intensive methods to focus their attention on smaller subsets of promising features. The experimental results, with up to 10(5) features, show the time efficiency of our methods, with lower generalization error than state-of-the-art techniques, while being dramatically simpler and faster.

A simple optimised search heuristic for the job-shop scheduling problem

This paper presents a simple Optimised Search Heuristic for the Job Shop Scheduling problem that combines a GRASP heuristic with a branch-and-bound algorithm. The proposed method is compared with similar approaches and leads to better results in terms of solution quality and computing times.

An efficient solver for weighted Max-SAT

We present a new branch and bound algorithm for weighted Max-SAT, called Lazy which incorporates original data structures and inference rules, as well as a lower bound of better quality. We provide experimental evidence that our solver is very competitive and outperforms some of the best performing Max-SAT and weighted Max-SAT solvers on a wide range of instances.

Algorithmes pour la réconciliation d’un arbre de gènes avec un arbre d’espèces

Une réconciliation entre un arbre de gènes et un arbre d’espèces décrit une histoire d’évolution des gènes homologues en termes de duplications et pertes de gènes. Pour inférer une réconciliation pour un arbre de gènes et un arbre d’espèces, la parcimonie est généralement utilisée selon le nombre de duplications et/ou de pertes. Les modèles de réconciliation sont basés sur des critères probabilistes ou combinatoires. Le premier article définit un modèle combinatoire simple et général où les duplications et les pertes sont clairement identifiées et la réconciliation parcimonieuse n’est pas la seule considérée. Une architecture de toutes les réconciliations est définie et des algorithmes efficaces (soit de dénombrement, de génération aléatoire et d’exploration) sont développés pour étudier les propriétés combinatoires de l’espace de toutes les réconciliations ou seulement les plus parcimonieuses. Basée sur le processus classique nommé naissance-et-mort, un algorithme qui calcule la vraisemblance d’une réconciliation a récemment été proposé. Le deuxième article utilise cet algorithme avec les outils combinatoires décrits ci-haut pour calculer efficacement (soit approximativement ou exactement) les probabilités postérieures des réconciliations localisées dans le sous-espace considéré. Basé sur des taux réalistes (selon un modèle probabiliste) de duplication et de perte et sur des données réelles/simulées de familles de champignons, nos résultats suggèrent que la masse probabiliste de toute l’espace des réconciliations est principalement localisée autour des réconciliations parcimonieuses. Dans un contexte d’approximation de la probabilité d’une réconciliation, notre approche est une alternative intéressante face aux méthodes MCMC et peut être meilleure qu’une approche sophistiquée, efficace et exacte pour calculer la probabilité d’une réconciliation donnée. Le problème nommé Gene Tree Parsimony (GTP) est d’inférer un arbre d’espèces qui minimise le nombre de duplications et/ou de pertes pour un ensemble d’arbres de gènes. Basé sur une approche qui explore tout l’espace des arbres d’espèces pour les génomes considérés et un calcul efficace des coûts de réconciliation, le troisième article décrit un algorithme de Branch-and-Bound pour résoudre de façon exacte le problème GTP. Lorsque le nombre de taxa est trop grand, notre algorithme peut facilement considérer des relations prédéfinies entre ensembles de taxa. Nous avons testé notre algorithme sur des familles de gènes de 29 eucaryotes.

Développement d’un algorithme de branch-and-price-and-cut pour le problème de conception de réseau avec coûts fixes et capacités

De nombreux problèmes en transport et en logistique peuvent être formulés comme des modèles de conception de réseau. Ils requièrent généralement de transporter des produits, des passagers ou encore des données dans un réseau afin de satisfaire une certaine demande tout en minimisant les coûts. Dans ce mémoire, nous nous intéressons au problème de conception de réseau avec coûts fixes et capacités. Ce problème consiste à ouvrir un sous-ensemble des liens dans un réseau afin de satisfaire la demande, tout en respectant les contraintes de capacités sur les liens. L'objectif est de minimiser les coûts fixes associés à l'ouverture des liens et les coûts de transport des produits. Nous présentons une méthode exacte pour résoudre ce problème basée sur des techniques utilisées en programmation linéaire en nombres entiers. Notre méthode est une variante de l'algorithme de branch-and-bound, appelée branch-and-price-and-cut, dans laquelle nous exploitons à la fois la génération de colonnes et de coupes pour la résolution d'instances de grande taille, en particulier, celles ayant un grand nombre de produits. En nous comparant à CPLEX, actuellement l'un des meilleurs logiciels d'optimisation mathématique, notre méthode est compétitive sur les instances de taille moyenne et supérieure sur les instances de grande taille ayant un grand nombre de produits, et ce, même si elle n'utilise qu'un seul type d'inégalités valides.

Méthode de génération de colonnes pour les problèmes de conception de réseaux avec coûts d’ajout de capacité

Les problèmes de conception de réseaux ont reçu un intérêt particulier et ont été largement étudiés de par leurs nombreuses applications dans différents domaines, tels que les transports et les télécommunications. Nous nous intéressons dans ce mémoire au problème de conception de réseaux avec coûts d’ajout de capacité. Il s’agit d’installer un ensemble d’équipements sur un réseau en vue de satisfaire la demande, tout en respectant les contraintes de capacité, chaque arc pouvant admettre plusieurs équipements. L’objectif est de minimiser les coûts variables de transport des produits et les coûts fixes d’installation ou d’augmentation de capacité des équipements. La méthode que nous envisageons pour résoudre ce problème est basée sur les techniques utilisées en programmation linéaire en nombres entiers, notamment celles de génération de colonnes et de coupes. Ces méthodes sont introduites dans un algorithme général de branch-and-bound basé sur la relaxation linéaire. Nous avons testé notre méthode sur quatre groupes d’instances de tailles différentes, et nous l’avons comparée à CPLEX, qui constitue un des meilleurs solveurs permettant de résoudre des problèmes d’optimisation, ainsi qu’à une méthode existante dans la littérature combinant des méthodes exactes et heuristiques. Notre méthode a été plus performante que ces deux méthodes, notamment pour les instances de très grandes tailles.

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