УДК 519.8
І.В. СЕРГІЄНКО
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України, Київ, Україна,
Sergiyenko@nas.gov.ua
В.П. ШИЛО
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України, Київ, Україна,
v.shylo@gmail.com
В.О. РОЩИН
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України, Київ, Україна,
dopt135@gmail.com
ОБ’ЄДНАННЯ АЛГОРИТМІВ ДЛЯ РОЗВ’ЯЗАННЯ ДИСКРЕТНИХ
ОПТИМІЗАЦІЙНИХ ЗАДАЧ
Анотація. Розглянуто об’єднання (портфелі і команди) оптимізаційних алгоритмів, їхні характеристики та вплив на прискорення процесу оптимізації. Досліджено застосування об’єднань алгоритмів глобального рівноважного пошуку до окремих задач дискретної оптимізації, різні схеми обміну інформацією в командах алгоритмів. Значну увагу приділено експериментальному дослідженню розроблених портфелів і команд алгоритмів, проведеному як у режимі реального часу, так і з використанням багатопроцесорного обчислювального комплексу СКІТ-4 Інституту кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України, та їхньому порівняльному аналізу. Отримано оцінки ефективності об’єднань алгоритмів, згідно з якими командний підхід має значні переваги над портфелями алгоритмів.
Ключові слова: об’єднання (портфелі і команди) алгоритмів, дискретна оптимізація, обмін інформацією, експериментальні дослідження, ефективність об’єднань алгоритмів.
повний текст
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
- Sergienko I.V. Topical directions of informatics. In memory of V. M. Glushkov. New York; Heidelberg; Dordrecht; London: Springer, 2014. 286 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-0476-1.
- Papadimitriou H., Steiglitz K. Combinatorial optimization. Algorithms and complexity. Moscow: Mir, 1985. 512 p.
- Mikhalevich V.S., Trubin V.A., Shor N.Z. Optimization problems of production and transport planning [in Russian]. Moscow: Nauka, 1986. 264 p.
- Glover F., Laguna M. Tabu search. Boston: Kluwer Academic Publishers, 1997. 382 р.
- Sergienko I.V., Shylo V.P. Problems of discrete optimization: problems, methods of solution, research [in Russian]. Kyiv: Nauk. Dumka, 2003. 264 p.
- Sergienko I.V., Shylo V.P., Roschyn V.O. Discrete optimization. Algorithms and their effective use [in Ukrainian]. Kyiv: Nauk. Dumka, 2020. 144 p.
- Stoyan Yu.G., Yakovlev S.V., Pichugina O.S. Euclidean combinatorial configurations [in Russian]. Kharkiv: Constanta, 2017. 404 p.
- Semenova N.V., Kolechkina L.M. Vector problems of discrete optimization on combinatorial sets: Research and solution methods. Kyiv: Nauk. Dumka, 2009. 266 p.
- Souravlias D., Parsopoulos K., Kotsireas I., Pardalos P. Algorithm portfolios: Advances, applications, and challenges. New York: Springer, 2021. 108 p. https://doi.org/10.1007/ 978-3-030-68514-0 .
- Maksyshko N.K., Zakhovalko T.V. Models and methods of solving applied coverage problems on graphs and hypergraphs. Zaporizhzhia: Polygraph, 2009. 244 p.
- Hulianytskyi L.F., Mulesa O.Yu. Applied methods of combinatorial optimization [in Ukrainian]. Kyiv: Kyiv University, 2016. 144 p.
- Kozin I.V. Symmetry principles in decision theory [in Russian]. Zaporozhye: Polygraph, 2007. 164 p.
- Gupal A.M., Sergienko I.V. Symmetry in DNA. Methods for recognition of discrete sequences [in Russian]. Kyiv: Nauk. Dumka, 2016. 228 p.
- Mostovyi O., Prokopyev O.A., Shylo O.V. On maximum speedup ratio of restart algorithm portfolios. INFORMS J. on Computing. 2013. Vol. 25, N 2. Р. 222–229.
- Luby M., Ertel W. Optimal parallelization of Las Vegas algorithms. Lecture Notes in Computer Science. 1994. Vol. 775. Р. 461–474.
- Shylo O.V., Middelkoop T., Pardalos P.M. Restart strategies in optimization: Parallel and serial cases. Parallel Computing. 2011. Vol. 37, N 1. Р. 60–68.
- Gomes C.P., Selman B. Algorithm portfolios. Artificial Intelligence. 2001. Vol. 126, N 1–2. P. 43–62.
- Huberman B.A. An economics approach to hard computational problems. Science. 1997. Vol. 275, N 5296. P. 51–54.
- Chabrier A., Danna E., Pape C.L., Perron L. Solving a network design problem. Annals of Oper. Res. 2004. Vol. 130, N 1–4. P. 217–239.
- Shylo V.P., Roshchin V.A., Shilo P.V. Building a portfolio of algorithms for parallelizing the process of solving the problem of the maximum weighted cut of a graph. Komp'yuternaya matematik. 2014. N 2. P. 163–170.
- Shylo O.V., Prokopyev O.A., Rajgopal J. On algorithm portfolios and restart strategies. Oper. Res. Lett. 2011. Vol. 39, N 1. P. 49–52.
- Shylo V.P., Shylo O.V. Path relinking scheme for the max-cut problem within global equilibrium search. International J. of Swarm Intelligence Res. 2011. Vol. 2, N 2. P. 42–51.
- Shylo V.P., Glover F., Sergienko I.V. Teams of global equilibrium search algorithms for solving the weighted maximum cut problem in parallel. Cybernetics and Systems Analysis. 2015. Vol. 51, N 1. P. 16–24. https://doi.org/10.1007/s10559-015-9692-2 .
- Barahona F., Grotschel M., Junger M., Reinelt G. An application of combinatorial optimization to statistical physics and circuit layout design. Operations Research. 1988. Vol. 36, N 3. P. 493–513.
- Chang K.C., Du D.H.-C. Efficient algorithms for layer assignment problem. IEEE Trans. on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems. 1987. Vol. 6, Iss. 1. P. 67–78.
- Poljak S., Tuza Z. Maximum cuts and large bipartite subgraphs. In: Combinatorial Optimization. AMS-DIMACS Series in Discrete Mathematics and Theoretical Computer Science. Cook W., Lovasz L., Seymour P. (Eds.). 1995. Vol. 20. P. 181–244.
- Palubeckis G. Iterated tabu search for the unconstrained binary quadratic optimization problem. Informatica. 2006. Vol. 17, N 2. P. 279–296.
- Helmberg C., Rendl F. A spectral bundle method for semidefinite programming. SIAM J. on Optimization. 2000. Vol. 10, Iss. 3. P. 673–696.
- Glover F., Laguna M., Marti R. Fundamentals of scatter search and path relinking. Control and Cybernetics. 2000. Vol. 29, N 3. P. 653–684.
- Benlic U., Hao J.K. Breakout local search for the max-cut problem. Engineering Applications of Artificial Intelligence. 2013. Vol. 26, Iss. 3. P. 1162–1173.