Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48984
ORCID:  http://orcid.org/0000-0003-1466-4660
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Algoritmos Evolutivos para a Otimização Dinâmica de um Problema Discreto com muitos Objetivos
Alternate title (s): Evolutionary Algorithms for the Dynamic Optimization of a Many-Objective Discrete Problem
Author: Lafetá, Thiago Fialho de Queiroz
First Advisor: Martins, Luiz Gustavo Almeida
First member of the Committee: Delgado, Myriam Regattieri De Biase da Silva
Second member of the Committee: Carvalho, André Britto de
Third member of the Committee: Fernandes, Márcia Aparecida
Fourth member of the Committee: Gabriel, Paulo Henrique Ribeiro
Summary: Vários problemas de otimização do mundo real são dinâmicos e envolvem múltiplos objetivos. Diferentes pesquisas usando algoritmos evolutivos focam nestas características de forma individual, mas poucos trabalhos investigam problemas que são dinâmicos e multiobjetivo ao mesmo tempo. Trabalhos recentes investigam problemas dinâmicos de otimização multiobjetivo (DMOPs), o que adiciona um desafio a mais à convergência da busca. Embora amplamente exploradas em formulações com múltiplos objetivos para problemas estáticos, as abordagens evolutivas ainda são desafiadas pelos DMOPs definindo um tópico de pesquisa relevante. Algumas estratégias evolutivas para DMOPs surgiram da adaptação de algoritmos multiobjetivo previamente criados para solucionar problemas estáticos de otimização contínua. Neste trabalho são propostos novos algoritmos evolutivos multiobjetivo dinâmicos (DMOEAs), a saber: D-MEANDS, D-MEANDS-MD, DMEANDS- II e D-MEANDS-III. Esses algoritmos são baseados nos algoritmos MEANDS e MEANDS-II, originalmente propostos para tratar problemas estáticos e discretos, e incorporam estratégias dinâmicas baseadas em memória e diversidade para lidar com otimizações dinâmicas. Também são investigados novos mecanismos evolutivos que visam trabalhar, de forma mais eficiente, com as subpopulações empregadas nas abordagens propostas. Uma versão dinâmica multiobjetivo do problema da mochila, conhecida como Dynamic Multiobjective Knapsack Problem (DMKP), é utilizada para avaliar o desempenho dos diferentes algoritmos. As instâncias do DMKP são sujeitas a variações de ambientes ao longo da execução da otimização evolutiva, sendo submetidos a até 20 mudanças de ambiente ao longo da evolução. O comportamento de tais algoritmos foram avaliados em instâncias dinâmicas de até 8 objetivos. Resultados experimentais mostraram que os algoritmos propostos competem com DMOEAs da literatura, alcançando desempenho superior nas métricas multiobjetivo avaliadas, na maioria dos cenários investigados.
Abstract: Many real-world optimization problems are dynamic and involve multiple objectives.Different studies using evolutionary algorithms focus on these characteristics individually, but few studies investigate problems that are dynamic and multi-objective at the same time. Recent studies investigate dynamic multi-objective optimization problems (DMOPs), which adds an additional challenge to the convergence of the search. Although widely explored in multi-objective formulations for static problems, evolutionary approaches are still challenged by DMOPs defining a relevant research topic. Some evolutionary strategies for DMOPs emerged from the adaptation of multi-objective algorithms previously created to solve static continuous optimization problems. In this work, we propose new dynamic multiobjective evolutionary algorithms (DMOEAs), namely: D-MEANDS, D-MEANDS-MD, D-MEANDS-II and D-MEANDS-III. These algorithms are based on the MEANDS and MEANDS-II algorithms, originally proposed to solve static and discrete problems, and incorporate dynamic strategies based on memory and diversity to deal with dynamic optimizations. We also investigate new evolutionary mechanisms that aim to work more efficiently with the subpopulations employed in the proposed approaches. A dynamic multiobjective version of the knapsack problem, known as Dynamic Multiobjective Knapsack Problem (DMKP), is used to evaluate the performance of the different algorithms. The DMKP instances are subject to environmental variations throughout the execution of the evolutionary optimization, being subjected to up to 20 environmental changes throughout the evolution. The behavior of such algorithms was evaluated in dynamic instances with up to 8 objectives. Experimental results showed that the proposed algorithms compete with DMOEAs from the literature, achieving superior performance in the evaluated multi-objective metrics, in most of the investigated scenarios.
Keywords: Problemas multiobjetivo dinâmicos
Algoritmos evolutivos many-objective
Problema da mochila
Computação
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Subject: Computação
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação
Quote: LAFETÀ, Thiago Fialho de Queiroz. Algoritmos Evolutivos para a Otimização Dinâmica de um Problema Discreto com muitos Objetivos. 2025. 153 f. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.478.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.478
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48984
Date of defense: 31-Jul-2025
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 17. Parcerias e meios de implementação - Fortalecer os meios de implementação e revitalizar a parceria global para o desenvolvimento sustentável.
Appears in Collections:TESE - Ciência da Computação

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