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1 Evolver 4.0 Introdução ao Uso da Ferramenta Prof. Marco Aurélio C. Pacheco.

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2 1 Evolver 4.0 Introdução ao Uso da Ferramenta Prof. Marco Aurélio C. Pacheco

3 2 Evolver Palisade Corp. l Otimizador Genético Add-in para o Excel l Permite especificar: –Operadores Genéticos –Método de Solução (representação, manipulação) –Parâmetros (população, taxas, condição parada, etc) –Visualização de resultados (Evolver Watcher) l Inclui Examples de aplicações e Tutorial l Versão trial (10 dias ou 100 runs) pode ser obtida no site

4 3 Características dos Modelos Genéticos do Evolver l Reprodução Steady State l Uniform Crossover l Normalização Linear (Rank Based Selection ) l Outros Operadores Genéticos e Heurísticos Range, Soft, Hard l Retrições: Range, Soft, Hard Minimum, Maximum, Closest_Value To l Problemas: Minimum, Maximum, Closest_Value To l 6 Métodos de Solução (Solving Methods)

5 4 Interface com Excel l Células do Excel podem ser: –Ajustáveis (cromossoma): conjunto de variáveis (genes), representando uma solução do problema (cromossoma), cujos conteúdos serão manipulados e alterados pelo Evolver.conjunto de variáveis (genes), representando uma solução do problema (cromossoma), cujos conteúdos serão manipulados e alterados pelo Evolver. –Função de Avaliação: função (Excel) que calcula a avaliação numérica dos cromossomas.função (Excel) que calcula a avaliação numérica dos cromossomas. Dtools l Diretórios: Dtools – Evolve32 –Examples –System

6 5 Solving Methods Definem: representação e operadores l Métodos principais: –Recipe Solving Method –Order Solving Method –Grouping Solving Method l Métodos originados a partir dos principais: –Budget Solving Method –Project Solving Method –Schedule Solving Method

7 6 Recipe Solving method ajustadas independentemente l Método Receita de Bolo onde as variáveis podem ser ajustadas independentemente umas das outras. l Restrição apenas do domínio: (mín, máx) Cromossoma Outros Cromossomas Possíveis Cromossoma Outros Cromossomas Possíveis Original Original ,66414,02193,572

8 7 Order Solving Method ordenar os itens l Busca a melhor maneira de ordenar os itens de uma lista. l Valores dos itens devem ser definidos nas células Excel ajustáveis, antes da execução. Cromossoma Outros Possíveis Cromossomas Cromossoma Outros Possíveis Cromossomas Original Original

9 8 Grouping Solving Method arranjadas em grupos l Usado em problemas que envolvem múltiplas variáveis para serem arranjadas em grupos. l # grupos = # símbolos diferentes co cromossoma l EX: Agrupar 80 investimentos em 5 carteiras de modo que o valor das carteiras seja o mais próximo possível. Investimentos

10 9 Budget Solving Method soma das variáveis deve se manter constante l Similar ao Recipe com a restrição de que a soma das variáveis deve se manter constante. Encontrar a melhor maneira de distribuir o orçamento anual entre departamentos: Cromossoma Outros Possíveis Cromossomas Original Original A soma permanece constante e igual a

11 10 Project Solving Method restrições de precedência. l Similar ao Order, exceto que certos itens (tarefas) devem atender a restrições de precedência. l Encontrar a menor rota entre cidades, garantindo que certas cidades são visitadas antes de outras.

12 11 Schedule Solving Method escalonadas em n time blocks l Similar a Grouping, onde tarefas com a mesma duração são escalonadas em n time blocks l Restrições: 1(with), 2(not with), 3(before), 4(at), 5(not after), 6(not before), 7(not at), 8(after). TarefaRestrição Tarefa/Time Block deve ocorrer no time block ,5 devem ocorre no mesmo block não deve ocorrer com 4 931

13 12 Restrições l Problemas podem envolver restrições nos valores das variáveis ou no resultado para se encontrar uma solução viável. l Há 3 tipos de restrições nos valores das células: –Range: domínio (mín,máx) dos valores das variáveis. –Hard: devem sempre ser satisfeitas (recalc x trial). –Soft: desejáveis mas podem ser relaxadas num compromisso por maior aptidão.

14 13 Funções Penalty l Restrições Soft podem ser criadas através de funções que penalizam soluções inválidas. l Função Penalty: Penalty = f (desvio_do_objetivo) l Se restrição Soft não foi atendida: Avaliação (cromossoma)= Avaliação - Penalty (se máx) Avaliação (cromossoma)= Avaliação + Penalty (se mín) l Método Budget contém função penalty intrínseca para manter a soma das variáveis constante.

15 14 Exemplo l Investidores desejam minimizar o risco e maximizar o retorno de investimentos. l Suponha as seguintes escalas: –Risco entre [0, 1] –Retorno entre [0,5] l Se ambos igualmente importantes: –target cell= return - (risk * 5) l Se buscamos investimentos com risco < 0,3: –If(risk>.3,-1,0) ; */ IF(condition, thenTrue, elseFalse) target cell= return - (risk * 5) - 1, se risk 0,3 target cell= return - (risk * 5) - 1, se risk 0,3 target cell= return - (risk * 5), se risk 0,3 target cell= return - (risk * 5), se risk 0,3

16 15 Operadores l Crossover Uniforme l Mutação l Linear Operators l Boundary Mutation l Cauchy Mutation l Non-uniform Mutation l Arithmetic Crossover l Heuristic Crossover Para o conjunto de operadores selecionado, Evolver apresenta o desempenho de cada um no log file.

17 16 Visualização de Resultados l Evolver Watcher – ferramenta stand-alone com várias funções l Evolver Log – arquivo com resultados para relatório, comparação e dados para a re-execução do GA l Status Bar – best, valores originais, recalcs (total de cálculos do modelo) e trials (soluções válidas) e tempo l Células Ajustáveis –valor das variáveis e avaliações (todos ou best)

18 17 Evolver Watcher l Progress Graph – best e média da população corrente l Population Settings –ajuste de taxas de crossover e mutação l Population Bar Graph –distribuição dos organismos da população (avaliação) l Population Report –resumo da evolução l Color Table –diversidade da população (convergência) l Population Chart –valores dos cromossomas e aptidões

19 18 Exemplos do Evolver l Advertising SelectionB l AlphabetizeR l Assignment of TasksO l BakeryR l Budget AllocationB l Chemical EquilibriumR l Class SchedulerS l Code SegmenterG l Dakota: Routing WithP Constraints l Job Shop SchedulingO l Radio Tower LocationR l Portfolio BalancingG l Portfolio MixB l Power StationsR l PurchasingR l Salesman ProblemO l Space NavigatorR l TraderR l TransformerR l TransportationR Recipe, Budget, Order, Grouping, Project, Schedule


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