Προσαρμογή εξελικτικού αλγορίθμου ανόπτησης-απλόκου για βελτιστοποίηση στοχαστικών στοχικών συναρτήσεων σε προβλήματα υδατικών πόρων

Π. Κοσσιέρης, Προσαρμογή εξελικτικού αλγορίθμου ανόπτησης-απλόκου για βελτιστοποίηση στοχαστικών στοχικών συναρτήσεων σε προβλήματα υδατικών πόρων, Μεταπτυχιακή εργασία, 209 pages, Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Δεκέμβριος 2013.

[doc_id=1419]

[Ελληνικά]

Στα πλαίσια της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας εξετάστηκε το πρόβλημα βελτιστοποίησης συστημάτων που χαρακτηρίζονται από την ύπαρξη πλήθους πηγών αβεβαιοτήτων. Κατά τη διαδικασία της βελτιστοποίησης συστημάτων οι αβεβαιότητες μεταφέρονται, και τελικά αποτυπώνονται, στις αποκρίσεις των στοχικών συναρτήσεων, που χρησιμοποιούνται ως μέτρα επίδοσης, δυσκολεύοντας ιδιαίτερα τη διαδικασία αναζήτησης του ολικά βέλτιστου σημείου. Σε αυτά τα πλαίσια ερευνήθηκαν οι μέθοδοι και τεχνικές που έχουν κατά καιρούς χρησιμοποιηθεί για την επίλυση τέτοιου είδους προβλημάτων και επιδιώχθηκε η βελτίωση του εξελικτικού αλγορίθμου ανόπτησης-απλόκου. Η βιβλιογραφική επισκόπηση είχε ως αποτέλεσμα τη σύλληψη και τελικά ενσωμάτωση στον κλασικό αλγόριθμο νέων μηχανισμών για τη περαιτέρω βελτίωση της αποτελεσματικότητάς του. Οι μηχανισμοί αφορούν στην προστασία του απλόκου από πρόωρο εκφυλισμό που επιφέρει γρήγορη σύγκλιση και παγίδευση του αλγορίθμου σε μη βέλτιστα σημεία. Ο νέος αλγόριθμος ελέγχθηκε σε μια σειρά από κλασικά μαθηματικά προβλήματα διαφορετικής δυσκολίας και διαστάσεων. Η παραγωγή τυχαίων αποκρίσεων έγινε μέσω της προσθήκης ενός τυχαίου όρου από κανονική κατανομή, με μηδενική μέση τιμή και μεταβλητή τυπική απόκλιση. Επιπλέον μελετήθηκαν σε βάθος δυο κλασικά προβλήματα από το χώρο της υδρολογίας. Το πρώτο αφορά την βαθμονόμηση υδρολογικών μοντέλων και το δεύτερο την εύρεση των παραμέτρων του στοχαστικού μοντέλου ανέλιξης Bartlett-Lewis για τη προσομοίωση της βροχής. Για το πρώτο πρόβλημα διατυπώθηκε μια νέα μέθοδος βαθμονόμησης σύμφωνα με την οποία, αντί για το σύνολο του δείγματος, χρησιμοποιούνται τυχαία δείγματα για τον υπολογισμό του δείκτη καλής προσαρμογής. Για την εξαγωγή ασφαλών συμπερασμάτων, η παραπάνω μεθοδολογία εκτελέστηκε σε τρεις λεκάνες απορροής του Ελλαδικού χώρου που χαρακτηρίζονται από διαφορετικές υδρογεωλογικές ιδιότητες. Τέλος, εξετάστηκε η καταλληλότητα του μοντέλου Bartlett-Lewis για την αναπαραγωγή των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών της βροχής της Αθήνας. Πέρα από τις αναλύσεις και την ερευνητική δουλειά, κατασκευάστηκαν, προς ελεύθερη χρήση, δυο πακέτα λογισμικού υλοποιημένα σε προγραμματιστική γλώσσα R. Το πακέτο EAS περιλαμβάνει το βελτιωμένο εξελικτικό αλγόριθμο ανόπτησης-απλόκου, ενώ το πακέτο Zygos ένα εννοιολογικό συγκεντρωτικό υδρολογικό μοντέλο προσομοίωσης.

PDF Πλήρες κείμενο (7185 KB)

PDF Συμπληρωματικό υλικό:

Σχετικές εργασίες: