A Probabilistic Filtering Technique for Improving the Efficiency of Local Search

국지적 탐색의 효율향상을 위한 확률적 여과 기법

Local search algorithms start from a certain candidate solution and probe its neighborhood to find ones with improved quality. This paper proposes a method of probabilistically filtering out bad-looking neighbors based on a simple low-cost preliminary evaluation heuristics. The probabilistic filtering enables us to save time wasted on fully evaluating those solutions that will eventually be trashed, and thus improves the search efficiency by allowing us to spend more time on examining better looking solutions. Experiments with two large-scaled real-world problems, which are a traffic signal control problem in traffic network and a load balancing problem in production scheduling, have shown that the proposed method finds better quality solutions, given the same amount of CPU time.

국지적 탐색 알고리즘들은 최적해를 찾기 위해서 이웃해를 생성하여 평가한 뒤에 좋은 해로 이동하는 과정을 반복한다. 본 논문에서는 생성된 이웃해를 원래의 목적함수로 평가하기 전에 간단한 예비 평가 휴리스틱을 이용하여 미리 평가함으로써, 좋지 않아 보이는 이웃해를 확률적으로 여과할 수 있는 기법을 소개한다. 이 확률적 여과 기법은 결국에 버려질 이웃해를 엄밀하게 평가하는데 낭비되는 시간을 절약하고, 이 시간 동안 보다 좋아 보이는 이웃해를 더 많이 탐색할 수 있게 함으로써 탐색 효율을 높이는 기법이다. 대규모의 실세계 최적화 문제인 교통망에서의 교통 신호 최적화 문제와 작업 일정 계획에서의 부하평준화 문제를 대상으로 한 실험에서 확률적 여과를 적용한 경우가 적용하지 않은 경우에 비해 주어진 탐색시간 동안 더 좋은 질의 최적해를 얻을 수 있는 것으로 확인되었다.