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https://www.repositorio.ufal.br/handle/123456789/18694| Tipo: | Trabalho de Conclusão de Curso |
| Título: | Ajuste automático de parâmetros de meta-heurísticas com aprendizado de máquina |
| Autor(es): | Souza, Gabriel Luiz Leite |
| Primeiro Orientador: | Pinheiro, Rian Gabriel Santos |
| metadata.dc.contributor.referee1: | Nogueira, Bruno Costa e Silva |
| metadata.dc.contributor.referee2: | Pimentel, Bruno Almeida |
| Resumo: | O Problema do Caixeiro Viajante (TSP) é um desafio clássico da otimização combinatória, com aplicações em logística, planejamento de rotas e gestão de redes. A eficácia de algoritmos meta-heurísticos, como o Ant Colony Optimization, depende criticamente da configuração adequada de parâmetros, um processo complexo e computacionalmente custoso devido à variabilidade entre instâncias do problema. Este trabalho apresenta a OptAI, uma biblioteca em Python para otimização automatizada de parâmetros no TSP, como estudo de caso. A OptAI integra técnicas de Aprendizado de Máquina (ML) — como XGBoost, Random Forest e SVR — com frameworks de otimização consolidados, como IRACE e Optuna. Baseada na análise de logs históricos do IRACE, a biblioteca treina modelos de regressão para prever conjuntos de parâmetros personalizados para cada instância, utilizando características descritivas como número de cidades, densidade e estatísticas de distância. Comparada ao IRACE, que retorna um único conjunto de parâmetros para todas as instâncias, a OptAI oferece configurações específicas, aproveitando a capacidade preditiva dos modelos de ML. Além disso, a biblioteca proporciona maior escalabilidade, evitando a exploração exaustiva do espaço de parâmetros, e permite integração modular com frameworks modernos para atualizações contínuas. Resultados iniciais validam sua eficácia, embora a dependência dos logs do IRACE ainda limite sua autonomia. A OptAI representa uma contribuição relevante ao unir inteligência artificial e métodos clássicos, propondo uma abordagem híbrida de Aprendizado de Máquina e meta-heurísticas para problemas complexos de otimização combinatória. |
| Abstract: | The Traveling Salesman Problem (TSP) stands as a cornerstone challenge in combinatorial optimization, with widespread applications in logistics, route planning, and network management. The performance of metaheuristic algorithms, such as Ant Colony Optimization, hinges critically on precise parameter tuning — a task that is both intricate and computationally demanding due to the inherent variability across problem instances. This work presents OptAI, a Python-based library designed for automated parameter optimization in the TSP, serving as a case study. OptAI seamlessly integrates advanced Machine Learning (ML) techniques — including XGBoost, Random Forest, and SVR — with robust optimization frameworks like IRACE and Optuna. By analyzing historical logs from IRACE, the library trains regression models to predict instance-specific parameter configurations, leveraging descriptive features such as the number of cities, density, and distance statistics. In contrast to IRACE, which provides a single parameter set for all instances, OptAI delivers tailored configurations by harnessing the predictive capabilities of ML models. Furthermore, the library enhances scalability by circumventing exhaustive parameter space exploration and supports modular integration with modern frameworks for continuous updates. Preliminary results demonstrate its efficacy, although its reliance on IRACE logs currently limits its autonomy. OptAI marks a significant advancement by bridging artificial intelligence with classical methods, offering a hybrid approach that combines Machine Learning and metaheuristics to tackle complex combinatorial optimization problems effectively. |
| Palavras-chave: | Problema do caixeiro viajante ACOTSP IRACE Otimização de parâmetros Aprendizado de máquina Inteligência artificial Traveling Salesman Problem Parameter optimization Machine learning Regression Optuna TSPLIB95 XGBoost Random Forest Artificial intelligence Python libraries Automatic algorithm configuration |
| CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editor: | Universidade Federal de Alagoas |
| Sigla da Instituição: | UFAL |
| metadata.dc.publisher.department: | Curso de Ciências da Computação - Bacharelado |
| Citação: | SOUZA, Gabriel Luiz Leite. Ajuste automático de parâmetros de meta-heurísticas com aprendizado de máquina. 2026. 36 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Ciência da Computação) – Instituto de Computação, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2025. |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | https://www.repositorio.ufal.br/handle/123456789/18694 |
| Data do documento: | 22-mai-2025 |
| Aparece nas coleções: | Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC) - Bacharelado - CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO- IC |
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