• 제목/요약/키워드: Heuristic Function

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평균 지연 시간과 트래픽 용량이 제한되는 스패닝 트리 문제의 2단계 휴리스틱 알고리즘 (Two Phase Heuristic Algorithm for Mean Delay constrained Capacitated Minimum Spanning Tree Problem)

  • 이용진
    • 정보처리학회논문지C
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    • 제10C권3호
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    • pp.367-376
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    • 2003
  • 본 연구는 로컬 네트워크의 토폴로지를 설계하거나 루트 노드로부터 여러 개의 통신 경로를 구하는 데 사용될 수 있는 DCMST(Delay constrained Capacitated Minimum Spanning Tree) 문제를 다룬다. 기존의 CMST 문제는 루트 노드의 한 포트가 담당하는 트래픽의 용량에만 제한이 있는 데 비해 DCMST 문제에는 네트워크 평균 지연 시간의 제약 조건이 추가된다. 이 문제는 종단 노드의 트래픽 요구량과 네트워크의 평균 지연 시간을 만족시키는 스패닝 트리의 집합을 구하는 것으로 목적 함수는 전체 링크 비용을 최소로 하는 것이다. 본 연구에서는 트레이드-오프에 기준한 노드 교환 알고리즘과 노드 이동 알고리즘 그리고 평균 지연 알고리즘으로 구성되는 2 단계 휴리스틱을 제시한다. 실제 계산 경험과 성능 분석을 통해 제안한 알고리즘이 평균 지연을 고려한 기존의 CMST 알고리즘보다 비용 측면에 있어 더 우수한 해를 생성할 수 있음을 보였다.

Analysis of cable structures through energy minimization

  • Toklu, Yusuf Cengiz;Bekdas, Gebrail;Temur, Rasim
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제62권6호
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    • pp.749-758
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    • 2017
  • In structural mechanics, traditional analyses methods usually employ matrix operations for obtaining displacement and internal forces of the structure under the external effects, such as distributed loads, earthquake or wind excitations, and temperature changing inter alia. These matrices are derived from the well-known principle of mechanics called minimum potential energy. According to this principle, a system can be in the equilibrium state only in case when the total potential energy of system is minimum. A close examination of the expression of the well-known equilibrium condition for linear problems, $P=K{\Delta}$, where P is the load vector, K is the stiffness matrix and ${\Delta}$ is the displacement vector, it is seen that, basically this principle searches the displacement set (or deformed shape) for a system that minimizes the total potential energy of it. Instead of using mathematical operations used in the conventional methods, with a different formulation, meta-heuristic algorithms can also be used for solving this minimization problem by defining total potential energy as objective function and displacements as design variables. Based on this idea the technique called Total Potential Optimization using Meta-heuristic Algorithms (TPO/MA) is proposed. The method has been successfully applied for linear and non-linear analyses of trusses and truss-like structures, and the results have shown that the approach is much more successful than conventional methods, especially for analyses of non-linear systems. In this study, the application of TPO/MA, with Harmony Search as the selected meta-heuristic algorithm, to cables net system is presented. The results have shown that the method is robust, powerful and accurate.

추상 그래프를 활용한 경로 탐색 알고리즘의 구현 및 성능 평가 (Implementation and Evaluation of Path-Finding Algorithm using Abstract Graphs)

  • 김지수;이지완;조대수
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제13권11호
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    • pp.2367-2372
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    • 2009
  • 최근 단말기 기반의 경로 탐색에서도 동적인 정보를 반영하기 위한 연구가 진행되고 있다. 제시하는 대부분의 알고리즘은 $A^*$알고리즘을 기반으로 한다. 휴리스틱을 이용한 알고리즘에서는 탐색 비용이 증가하는 문제가 발생할 수 있다. 추상 그래프는 실제 도로 네트워크를 단순화한 그래프로, 휴리스틱 의존성과 탐색 비용을 줄이기 위해 제안된 방법이다. 이 논문에서는 생성방법이 다른 두 가지의 추상 그래프를 이용하여 성능 평가하였다. 추상 그래프는 생성 방법에 따라 동일 특성 노드 합병을 통한 추상 그래프($AG^H$)와 연결 노드 합병을 통한 추상 그래프($AG^C$)로 구별된다. 성능 실험 결과 생성 비용과 노드 접근 비용 측면에서 $AG^C$가 좋은 성능을 보였지만, 탐색된 경로의 이동시간측면에서는 $AG^H$가 좋은 성능을 보였다.

작업의 특성에 종속되는 병렬기계의 일정계획을 위한 발견적 기법 (A Heuristic for parallel Machine Scheduling Depending on Job Characteristics)

  • 이동현;이경근;김재균;박창권;장길상
    • 한국경영과학회지
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    • 제17권1호
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    • pp.41-41
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    • 1992
  • In the real world situations that some jobs need be processed only on certain limited machines frequently occur due to the capacity restrictions of machines such as tools fixtures or material handling equipment. In this paper we consider n-job non-preemptive and m parallel machines scheduling problem having two machines group. The objective function is to minimize the sum of earliness and tardiness with different release times and due dates. The problem is formulated as a mixed integer programming problem. The problem is proved to be Np-complete. Thus a heuristic is developed to solve this problem. To illustrate its suitability and efficiency a proposed heuristic is compared with a genetic algorithm and tabu search for a large number of randomly generated test problems in ship engine assembly shop. Through the experimental results it is showed that the proposed algorithm yields good solutions efficiently.

Harmony Search 알고리즘의 수렴성 개선에 관한 연구 (Study on Improvement of Convergence in Harmony Search Algorithms)

  • 이상경;고광은;심귀보
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제21권3호
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    • pp.401-406
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    • 2011
  • 복잡해진 최적화문제를 전통적인 방법보다 효율적으로 해결하기위해 유전알고리즘이나 개미군집화, 하모니서치알고리즘과 같은 다양한 메타휴리스틱이 개발되었다. 그 중에서 하모니 서치알고리즘이 다른 메타휴리스틱알고리즘보다 좋은 결과를 보이고 있다. 하모니 서치 알고리즘은 음악을 작곡할 때 아름다운 소리를 내는 하모니를 찾는 과정을 모방했다. 성능은 하모니 메모리에서 선택하는 비율인 HMCR값과 하모니 메모리에서 선택된 값의 조정 비율을 결정하는 PAR값에 따라 달라지는 것으로 알려져 있다. 다르게 말하면 두 변수의 기반이 되는 하모니 메모리의 사용방법의 문제로 볼 수 있다. 본 논문은 설정한 기간 동안 더 좋은 최적해를 찾지 못할 경우 하모니 메모리의 일부를 좋은 하모니로 구성되게 수정하는 방법을 제안했다. 테스트 함수를 이용한 검증 실험결과에서 하모니 메모리를 수정할 경우 정확도 변화가 적어 신뢰성 있는 정확도를 보였으며, Iteration이 짧더라도 최적값에 근접한 값을 찾았다.

예산 제약과 예약 정책이 있는 복수 제품 신문 배달 소년 문제 해결을 위한 효율적 방법론 (An Efficient Method for Solving a Multi-Item Newsboy Problem with a Budget-Constraint and a Reservation Policy)

  • 이창용
    • 산업경영시스템학회지
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    • 제37권1호
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    • pp.50-59
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    • 2014
  • In this paper, we develop an efficient approach to solve a multiple-item budget-constraint newsboy problem with a reservation policy. A conventional approach for solving such problem utilizes an approximation for the evaluation of an inverse of a Gaussian cumulative density function when the argument of the function is small, and a heuristic method for finding an optimal Lagrangian multiplier. In contrast to the conventional approach, this paper proposes more accurate method of evaluating the function by using the normalization and an effective numerical integration method. We also propose an efficient way to find an optimal Lagrangian multiplier by proving that the equation for the budget-constraint is in fact a monotonically increasing function in the Lagrangian multiplier. Numerical examples are tested to show the performance of the proposed approach with emphases on the behaviors of the inverse of a Gaussian cumulative density function and the Lagrangian multiplier. By using sensitivity analysis of different budget constraints, we show that the reservation policy indeed provides greater expected profit than the classical model of not having the reservation policy.

BULK 선용자동 Ballast Water Management Plan 개발 (Optimized Ballast Water Exchange Management for Bulk Carrier)

  • 홍충유;박제웅
    • 한국해양공학회:학술대회논문집
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    • 한국해양공학회 2004년도 학술대회지
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    • pp.67-72
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    • 2004
  • Many port states such as New Zealand, the USA, Australia and Canada have strict regulations to prevent ships which arrive in their port from discharging polluted ballast water which contain harmful aquatic organism and pathogens. They are notified that transfer of polluted ballast water can cause serious injury to public health and damage to property and environment. For this reason, they perceived that the ballast exchange in deep sea is the most effective method, together with submitting the ballast management plan which contains the effective exchange method, ballast system and safety consideration. In this study, we pursued both nautical engineering analysis and optimization of algorithm in order to generate the sequence of stability and rapidity. Heuristic Algorithm was chosen on the basis of optimality and applicability to a sequential exchange problem. We have built an optimized algorithm, for automatic exchange of ballast water, by redefining core elements of the $A^\ast$ algorithm, such as node, operator and evaluation function. Final version of the optimized algorithm has been applied to existing bulk carrier and the performance of the algorithm has been verified successfully.

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Reducing the Search Space for Pathfinding in Navigation Meshes by Using Visibility Tests

  • Kim, Hyun-Gil;Yu, Kyeon-Ah;Kim, Jun-Tae
    • Journal of Electrical Engineering and Technology
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    • 제6권6호
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    • pp.867-873
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    • 2011
  • A navigation mesh (NavMesh) is a suitable tool for the representation of a three-dimensional game world. A NavMesh consists of convex polygons covering free space, so the path can be found reliably without detecting collision with obstacles. The main disadvantage of a NavMesh is the huge state space. When the $A^*$ algorithm is applied to polygonal meshes for detailed terrain representation, the pathfinding can be inefficient due to the many states to be searched. In this paper, we propose a method to reduce the number of states searched by using visibility tests to achieve fast searching even on a detailed terrain with a large number of polygons. Our algorithm finds the visible vertices of the obstacles from the critical states and uses the heuristic function of $A^*$, defined as the distance to the goal through such visible vertices. The results show that the number of searched states can be substantially reduced compared to the $A^*$ search with a straight-line distance heuristic.

Retiming을 이용한 Symbolic Model Checking 성능 향상에 관한 연구 (Improving Symbolic Model Checking Performance Withy Retiming)

  • 강형주
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제14권10호
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    • pp.2310-2316
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    • 2010
  • 이 논문에서는 형식 검증(formal verification)의 한 분야인 모델 검증(model checking)에 재타이밍(retiming) 기법을 적용하는 방법에서 대해 연구하였다. 재타이밍은 주어진 회로의 레지스터들을 재배치함으로써, 입출력 동작을 바꾸지 않으면서 전이 관계(transition relation)을 변환할 수 있는 기법이다. 이러한 재타이밍을 이용하면 모델 검증을 더 효율적으로 수행하도록 회로를 바꿀 수 있다. 이 논문에서는, 레지스터의 개수와 전이 관계의 특성을 반영한 cost 함수를 제안하고, 재타이밍으로 얻을 수 있는 회로 구조들을 효율적으로 탐색하는 heuristic annealing 알고리즘을 개발한다. 제안된 방법이 모델 검증의 성능을 향상시킬 수 있음을 실험 결과를 통해 보여주었다.

Secant Method for Economic Dispatch with Generator Constraints and Transmission Losses

  • Chandram, K.;Subrahmanyam, N.;Sydulu, M.
    • Journal of Electrical Engineering and Technology
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    • 제3권1호
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    • pp.52-59
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    • 2008
  • This paper describes the secant method for solving the economic dispatch (ED) problem with generator constraints and transmission losses. The ED problem is an important optimization problem in the economic operation of a power system. The proposed algorithm involves selection of minimum and maximum incremental costs (lambda values) and then the evaluation of optimal lambda at required power demand is done by secant method. The proposed algorithm has been tested on a power system having 6, 15, and 40 generating units. Studies have been made on the proposed method to solve the ED problem by taking 120 and 200 units with generator constraints. Simulation results of the proposed approach were compared in terms of solution quality, convergence characteristics, and computation efficiency with conventional methods such as lambda iterative method, heuristic methods such as genetic algorithm, and meta-heuristic methods like particle swarm optimization. It is observed from different case studies that the proposed method provides qualitative solutions with less computational time compared to various methods available in the literature.