Condução de Experimentos Computacionais com Métodos ...

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1.1 Organização do Trabalho 17 trabalho é fazer uma compilação de várias sugestões listadas por diversos pesquisadores. O trabalho fundamenta-se em tentar responder as questões que foram levantadas. Dessa forma, os objetivos específicos são: • Fazer um levantamento dos métodos empregados por diferentes pesquisadores, para o relato de experimentos. Descrever vantagens e desvantagens em relação aos experimentos computacionais utilizando métodos heurísticos e dar algumas sugestões para que pesquisadores possam escrever e avaliar melhor seus relatórios de experimentos computacionais. • Aplicar as sugestões encontradas na literatura, fazendo um estudo exemplo que consistirá na análise de relato de artigos sobre o Problema de Atribuição Quadrá- tica (PAQ), verificando se o relato segue as recomendações encontradas no levantamento feito. • Reunir em um único documento várias sugestões listadas por diversos pesquisadores. 1.1 Organização do Trabalho Inicialmente, o Capítulo 2 define vários conceitos que são utilizados na área de Otimização, e alguns dos métodos heurísticos mais utilizados. Foi feita uma revisão bi- bliográfica para identificação das recomendações e passos a serem seguidos na realização de experimentos com algoritmos heurísticos. Em resumo, esta revisão resultou em uma compilação com a contribuição de diversos autores, tais como Barr et al. [6], Crowder et al. [19], Johnson [57], McGeoch [67], Moret [76], Rardin e Uzsoy [95], entre outros, e foram selecionados como os principais passos a serem seguidos para realizar experimentos com algoritmos: 1. Fazer uma revisão da literatura; 2. Definir os objetivos do experimento; 3. Escolher medidas de desempenho e fatores a explorar; 4. Projetar e executar o experimento; 5. Analisar os dados e mostrar as conclusões; e 6. Relatar os resultados dos experimentos. No passo 2, o objetivo da pesquisa deve ser especificado claramente, deve ser o ponto de partida. A partir dele é que serão respondidas as questões, na qual a experimentação é necessária. É nesta fase que são listadas as hipóteses a serem testadas, os resultados a procurar e quais fatores explorar. Nesta fase também é definida uma classe de problemas a trabalhar.
1.1 Organização do Trabalho 18 Definidos os objetivos, no passo 3 serão escolhidas as medidas de desempenho e fatores a serem explorados. As medidas de desempenho podem ser divididas em três tipos: qualidade da solução, esforço computacional e robustez. Em relação à qualidade das soluções, busca-se saber como a heurística trata a otimalidade. Em relação aos métodos heurísticos, a velocidade de computação é um fator chave. Em relação à robustez, uma heurística que encontra soluções de qualidade para poucas instâncias de um problema não é robusta e também não é interessante [6]. Os passos 1, 2 e 3 são descritos no Capítulo 3. O passo 4, projetar e executar o experimento, consiste em escolher um modelo experimental que se adeque ao problema em questão. Um bom experimento deve alcançar as metas experimentais, demonstrar claramente o desempenho dos testes, ter justificativas lógicas, gerar boas conclusões e ser passível de reprodução. Todas estas características têm um valor importante nos testes dos métodos heurísticos. Além de escolher um modelo experimental, também são feitas nesta fase a seleção ou geração do conjunto de instâncias de teste, são executados os testes e feitos ajustes nos parâmetros. Este passo é explicado no Capítulo 4. O passo 5, a análise de dados, consiste em converter os dados coletados em informações através da análise e interpretação. A análise de dados consiste em avaliar os dados que foram obtidos, aplicando técnicas estatísticas e não estatísticas com relação aos objetivos definidos no início do experimento. O último passo, o relato dos experimentos, tem por objetivo mostrar as contri- buições obtidas. Alguns itens importantes a serem relatados são: como os detalhes de implementação, configuração de parâmetros, heurísticas e escolhas de estruturas de dados afetaram o tempo de execução do algoritmo; quais são os gargalos computacionais na prática e como eles dependem do tamanho da instância; comparação do tempo de exe- cução encontrado com o tempo dos principais concorrentes, dentre outros. Os passos 5 e 6 encontram-se detalhados no Capítulo 5. Ainda neste capítulo, é apresentado o checklist desenvolvido, em que foram listados e organizados todos os itens recomendados neste trabalho para a condução e relato de experimentos. Os resultados desta revisão serviram como base para a definição da pesquisa e condução do estudo exemplo, que está contido no Capítulo 6. Foi feita uma análise sobre os relatos dos experimentos computacionais realizados por alguns artigos muito citados na literatura. Estes artigos tratam do Problema de Atribuição Quadrática (PAQ). A análise destes trabalhos consistiu na verificação dos itens necessários para compreensão, reprodução e comparação dos experimentos realizados. Finalmente, o Capítulo 7 apresenta as conclusões e possíveis trabalhos futuros. Como foram necessários alguns conceitos básicos de Estatística, esses foram descritos no Apêndice A. O Apêndice B contém o checklist proposto por Crowder, Dembo e Mulvey [19] para avaliação de relato de experimento computacional.
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