Table Of Content

Manual de computação evolutiva e metaheurística Cunha, António Gaspar, coord.; Takahashi, Ricardo, coord.; Antunes, Author(s: Carlos Henggeler, coord. Imprensa da Universidade de Coimbra; Editora da Universidade Federal Published by: de Minas Gerais Persistent URL: URI:http://hdl.handle.net/10316.2/5655 DOI: DOI:http://dx.doi.org/10.14195/978-989-26-0583-8 Accessed : 19-Sep-2019 17:12:27 The browsing of UC Digitalis, UC Pombalina and UC Impactum and the consultation and download of titles contained in them presumes full and unreserved acceptance of the Terms and Conditions of Use, available at https://digitalis.uc.pt/en/terms_and_conditions. As laid out in the Terms and Conditions of Use, the download of restricted-access titles requires a valid licence, and the document(s) should be accessed from the IP address of the licence-holding institution. Downloads are for personal use only. The use of downloaded titles for any another purpose, such as commercial, requires authorization from the author or publisher of the work. As all the works of UC Digitalis are protected by Copyright and Related Rights, and other applicable legislation, any copying, total or partial, of this document, where this is legally permitted, must contain or be accompanied by a notice to this effect. pombalina.uc.pt digitalis.uc.pt MANUAL DE COMPUTAÇÃO APAdouon lxtMíóimlniinaeiorhr oonGs.o a A nsDsape asUpuran-arCisvtua epmnrrshieniadnc aotipodba etdie sedv oeáE rMnoeg iagnesrhn adohue a e dramieat i vD2di0ode0ua P0dto,oe rls í cemeinemednr otCoí fsaiiêc tnnuaaca s ilaUãm onee i avnEe tnmergs oPeiddnraeohdlfaaeerçs iãasoo d re SIC2M0OÉ1PRI2MRIEBE RNENAS ASU IDNNAIOV UE RNSIVITEYR SPIRDEASDSE DE COIMBRA COORDENADO CARLOS HERICARDO TANTÓNIO G AEicnovsdmo etléupucetnninvidiadca aeedsn e ptcseoo ,rc md iMeupnerutattíafnaihctceeaio uson rsqaí suiústeli ctq imamuseao snsset ãi4 vod0e e hrasaonemjnoes v dro edellvonae otsrimévaacminum,al oedd neaXt Xsem, pnpaooonr ue sCcierooiao m c rdopeenula ttdatauitçvoaaã smo ente mdeu pltrioocbejescstoivso d dee p srioscteemssaasm menutloti ddies cpipolliínmaerreoss. e a otimização e design RES NGGAKAHASPA daeo tléocnngicoa dse sses ec opnesroíoldidoa.r Damur,a sneten deos sheo jtee mrepcoo,n ahmecbiodso so sc ocmonoj upnatrotes integrante EAR do repertório fundamental de ferramentas da Computação e da Engenharia Ricardo Takahashi obteve o grau de Doutor em Engenharia Elétrica pela LER ASHI-CUN EVOLUTIVA qexuies tpeonstseisb.i lAitpaemn aas snínot deeseco drere mr udiat oúsl tdimosa sdisétceamdaa sd ote scéncoulólog iXcXo sse h foojrem ou, N H Universidade Estadual de Campinas em 1998, sendo actualmente Professor T A nas respectivas comunidades científicas, uma consciência das conexões U Associado do Departamento de Matemática da Universidade Federal de Minas N existentes entre esses dois corpos de conhecimento, que partilham E Gerais. Tem trabalhado predominantemente em temas na área da otimização, S muitos dos seus princípios e fundamentos. incluindo computação evolutiva e optimização multiobjectivo, teoria do controle O presente livro foi escrito com o objetivo de constituir uma obra de referência e inteligência artificial baseadas em otimização. Possui também interesse pela em Língua Portuguesa, abrangendo os níveis de graduação e pós-graduação E META área de filosofia da ciência e da tecnologia. E M ANTÓNIO GASPAR-CUNHA do nosso ensino universitário e politécnico, na sequência das edições já V A realizadas da Escola Luso-Brasileira de Computação Evolutiva. O N RICARDO TAKAHASHI L U Carlos Henggeler Antunes obteve o grau de Doutor em Engenharia U A CARLOS HENGGELER ANTUNES T Electrotécnica (Otimização e Teoria dos Sistemas) pela Universidade de I L V D COORDENADORES Coimbra em 1992, sendo actualmente Professor Catedrático no Deptº. de A E Engenharia Electrotécnica e de Computadores da Faculdade de Ciências e E Tecnologia da Universidade de Coimbra e Director da Unidade de I&D INESC M CO HEURÍS Coimbra. As suas principais áreas de atividade científica são os modelos e E M T P métodos de investigação operacional, a otimização multiobjectivo, o apoio A U H multicritério à decisão, as meta-heurísticas multiobjectivo e as respectivas T E A aplicações a problemas no sector energético. U Ç R Ã ÍS O T TICA I C A 9 7 8 9 8 9 2 6 0 IMPRENSA DA 15 UNIVERSIDADE 0 DE COIMBRA 2 COIMBRA UNIVERSITY PRESS Verificar dimensões da capa/lombada (Página deixada propositadamente em branco) 1 E N S I N O 2 CO-EDIÇÃO Imprensa da Universidade de Coimbra Email: [email protected] URL: http://www.uc.pt/imprensa_uc Vendas online http://www.livrariadaimprensa.com Editora da Universidade Federal de Minas Gerais URL: http://www.editoraufmg.com.br/ CONCEPÇÃO GRÁFICA António Barros INFOGRAFIA DA CAPA Carlos Costa EXECUÇÃO GRÁFICA Sersilito • Maia ISBN 978-989-26-0150-2 (IUC) 978-85-7041-950-7 (EDITORAufmg) ISBN Digital 978-989-26-0583-8 DOI http://dx.doi.org/10.14195/978-989-26-0583-8 DEPÓSITO LEGAL 344533/12 A edição desta obra contou com o apoio da Universidade do Minho e do Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores de Coimbra - INESC Coimbra. ©JUNHO 2012, IMPRENSA DA UNIVERSIDADE DE COIMBRA 3 MANUAL DE COMPUTAÇÃO EVOLUTIVA E META ANTÓNIO GASPAR-CUNHA RICARDO TAKAHASHI CARLOS HENGGELER ANTUNES COORDENADORES HEURÍS TICA IIMMPPRREENNSSAA DDAA UUNNIIVVEERRSSIIDDAADDEE DDEE CCOOIIMMBBRRAA CCOOIIMMBBRRAA UUNNIIVVEERRSSIITTYY PPRREESSSS (Página deixada propositadamente em branco) v Sumário Prefácio x 1 Introdução 1 1.Otimização 1 2.Heur´ıstica 8 3.ComputaçãoEvolutiva 13 4.Premissa: LocalidadeFraca 16 5.Concluso˜es 20 I Métodos Bio-Inspirados 2 Algoritmos Genéticos 25 1.AInspiraçãoBiológica 25 2.EstruturadeumAlgoritmoGenético 26 3.Exemplo: Aplica¸cãodeumAGaoProblemadaMochila 28 4.PropriedadesdosAlgoritmosGenéticos 36 5.Extenso˜esaoAlgoritmoGenéticoSimples 38 6.Aplica¸cõesPráticas 45 7.Concluso˜es 47 3 Estratégias Evolutivas 49 1.OptimizaçãoemEspa¸cosCont´ınuos 50 2.Caracter´ısticasGerais 51 3.Nomenclatura 52 4.EstratégiaEvolutiva(1+1) 54 5.EstratégiasEvolutivasMultimembros 58 6.TratamentodasRestri¸co˜es 63 7.EstratégiasEvolutivasAvan¸cadas 65 4 Programação Genética 67 1.DescriçãodaPrograma¸cãoGenética 70 2.AlgoritmoProtótipo 79 3.ExemplodeAplicação: RegressãoSimbólica 81 4.Concluso˜es 85 5 Colônia de Formigas 87 1.AprendendocomasFormigasReais 87 2.ConstruindoFormigasArtificiais 88 3.OtimizaçãoporColôniadeFormigas 90 4.HistóricodosAlgoritmosACO 93 5.ACOAplicadaaProblemascomRestrições 96 6.ACOAplicadaaProblemasMultiobjetivo 100 7.ACOAplicadaaProblemascomVariáveisCont´ınuas 104 8.Concluso˜es 105 6 Algoritmos Imunoinspirados 107 1.OSistemaImunológico 108 2.EngenhariaImunológica 116 3.AlgoritmosImunolo´gicos 121 4.ExemplodeAplicação 128 5.SistemasImunológicosArtificiaiseComputaçãoEvolutiva 137 II Métodos Não Bio-Inspirados 7 Evolu¸cão Diferencial 141 1.Introdu¸cão 141 2.Evolu¸cãoDiferencial 143 3.ComportamentodaMuta¸cãoDiferencial 145 4.AspectosAvançados 152 5.Concluso˜es 160 8 Recozimento Simulado 163 1.ImplementaçãodoRecozimentoSimulado 165 2.Aplica¸cões 167 3.RecozimentoSimuladoMultiobjetivo 171 4.Concluso˜es 174 9 Busca Tabu 177 1.FuncionamentodeumalgoritmoBT 178 2.OAlgoritmoBuscaTabu 183 3.Exemplosderegrasdeproibição 183 4.ListadeCandidatos 186 5.Implementaçãoeficientedalistatabu 187 6.Tamanhodalistatabu 189 7.Critériosdeaspira¸cão 191 8.MemóriadeLongoPrazo 192 9.Oscilaçãoestratégica 200 10 GRASP: Busca Gulosa Aleatorizada e Adaptativa 203 1.Introdu¸cão 204 2.EsquemasdeBuscaLocal 204 3.ProcedimentosdeBuscaGulososAleatorizadosAdaptativos 205 4.MétododeConstruçãoGulosoAleatório 206 5.HibridizaçõescomReligamentodeCaminhos 210 6.Concluso˜es 213 11 Algoritmos de Estimação de Distribui¸cão 215 1.Introdu¸cão 216 2.BlocosConstrutivos 216 3.AlgoritmosdeEstimaçãodeDistribui¸cão 218 4.LimitaçõesdosAEDs 223 5.ModelosGráficosProbabil´ısticos 224 6.Aplica¸cõesdeAEDs 228 7.NovasPerspectivasemAEDs 234 8.MaterialAdicional 235 9.Concluso˜es 236 12 Pesquisa Local Iterativa e em Vizinhan¸ca Variável 237 1.FundamentosdePesquisaLocalIterativa 238 2.ComponentesdePesquisaLocalIterativa 240 3.Umcasodeestudo-OProblemadoCaixeiroViajante 242 4.PesquisadeVizinhan¸caVariável 244 5.Concluso˜es 245