You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
114 Paralelizacija GA za rešavanje nekih NP-kompletnih problema<br />
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯<br />
Ovaj model favorizuje podelu celokupne populacije na delove, od kojih se svaki<br />
izvršava na nekom od procesa. Susedni procesi povremeno razmenjuju najbolje<br />
jedinke u svojim potpopulacijama, čime se ostvaruju efekti paralelnog<br />
izvršavanja.<br />
Data paralelna implementacija (PGANP) je realizovana korišćenjem MPI<br />
standarda koji u velikoj meri koristi prednosti paralelizacije na višeprocesorskim<br />
računarima sa međuprocesorskom komunikacijom prosleđivanjem poruka. Na<br />
taj način je postalo moguće korišćenje paralelnih konstrukcija visokog nivoa, uz<br />
istovremeno maksimalno očuvanje efikasnosti cele implementacije. Kao<br />
višeprocesorski računar je korišćena mreža PC <strong>rad</strong>nih stanica, koja se pokazala<br />
kao dobar izbor za realizaciju, testiranje i izvršavanje paralelnih aplikacija jer se<br />
postiže puna funkcionalnost uz nisku nabavnu cenu. Pri tome se programski<br />
kod, uz vrlo male izmene, direktno može izvršavati i na nekim mnogo moćnijim<br />
paralelnim računarima.<br />
Keširanje GA je u velikoj meri poboljšalo performanse obe implementacije,<br />
naročito u primeni na NP-kompletne probleme opisane u ovom <strong>rad</strong>u. To je<br />
generalna metoda koja se može primeniti i na ostale NP-kompletne probleme,<br />
kao i veliki broj drugih primena GA. Dodatna prednost keširanja je to što samo<br />
smanjuje vreme izvršavanja genetskog algoritma, a ne utiče na njegove ostale<br />
aspekte. Iako su testirani različiti pristupi, najbolje rezultate u praksi je pokazala<br />
LRU strategija implementirana pomoću dvostruke heš-tabele. Primenom heštabela<br />
je postignuto konstantno O(1) vreme potrebno za operacije pretraživanja,<br />
ažuriranja i dodavanja blokova u keš memoriji, što je teorijski optimum. Pri tome<br />
je više vremena potrebno za inicijalizaciju keširanja, što doprinosi nešto lošijim<br />
rezultatima na instancama manje dimenzije. Međutim, mnogo je značajnije što<br />
je vreme izvršavanja na praktičnim instancama veće dimenzije smanjeno za<br />
više od 20% kod sva tri rešavana problema, a u nekim slučajevima je ušteda<br />
iznosila i do 40%.<br />
Pri rešavanju datih NP-kompletnih problema opisanih u ovom <strong>rad</strong>u,<br />
eksperimentisano je sa nekoliko varijanti operatora selekcije i ukrštanja, a<br />
najbolje rezultate su pokazali selekcija zasnovana na rangu i uniformno<br />
ukrštanje. U najvećem broju slučajeva je mutacija, korišćenjem normalne<br />
raspodele, bila efikasnija od ostalih realizacija operatora mutacije. Nivo mutacije<br />
je određivan u zavisnosti od dimenzije date instance rešavanog problema.<br />
Elitistička strategija se pokazala kao dobar izbor i dobijeni su bolji rezultati u<br />
odnosu na ostale politike zamene generacija (generacijski i stacionarni GA). To<br />
se može objasniti mogućnošću direktnog prenošenja vrednosti jedinki u<br />
narednu generaciju, bez ponovnog poziva vrednosne funkcije. Korišćenjem<br />
dinamičke promene nivoa mutacije i ukrštanja su dobijeni nešto bolji rezultati u<br />
odnosu na njihove konstantne vrednosti tokom generacija, ali su razlike<br />
minimalne i daleko od očekivanih.<br />
Za rešavanje prostog lokacijskog problema se najpogodnijom pokazala<br />
binarna reprezentacija niza potencijalnih lokacija snabdevača, koja u velikoj<br />
meri doprinosi dobrim performansama GA. Funkcija za računanje vrednosti<br />
jedinke je efikasno implementirana u zavisnosti od broja uspostavljenih lokacija<br />
za snabdevače. Ovakav pristup daje odlične rezultate na SPLP instancama sa<br />
više od 1000 potencijalnih lokacija za snabdevače i korisnika. Ova metoda se<br />
izuzetno preporučuje za SPLP instance velike dimenzije koji se ne mogu<br />
unapred uprostiti izbacivanjem neperspektivnih lokacija, i faktičkim<br />
smanjivanjem dimenzije problema koji se rešava. Na takvim instancama sve
Change language