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http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/16766
Tipo: | Trabalho de Conclusão de Curso |
Título: | Algoritmos Tabu Search em GPU para problemas de maximização de diversidade |
Autor(es): | Rosendo, William Gabriel da Paz |
Primeiro Orientador: | Nogueira, Bruno Costa e Silva |
metadata.dc.contributor.referee1: | Pinheiro, Rian Gabriel Santos |
metadata.dc.contributor.referee2: | Andrade, Ermeson Carneiro de |
Resumo: | Os problemas de otimização combinatória, como o Problema da Máxima Diversidade (MDP) e o Problema de Dispersão Maxima Média Ponderada (GMaxMeanDP), têm sido amplamente estudados devido à sua relevância em diversas aplicações práticas, como classificação de páginas web, ineração de comunidades, redes de confiança, formação de grupos, alocação de recursos e análise de redes sociais. Contudo, esses problemas enfrentam desafios significativos quando aplicados a instâncias de grande escala, frequentemente encontradas em cenários reais. Tanto o MDP quanto o GMaxMeanDP apresentam limitações em instâncias massivas, principalmente por utilizarem representações baseadas em matrizes, que se mostram ineficientes para dados esparsos. Além disso, a execução da busca local acaba demorando muito à medida que o tamanho do problema cresce, dificultando a obtenção de soluções em tempo viável. Essa combinação de ineficiência estrutural e aumento da complexidade computacional compromete a eficácia das estratégias de busca convencionais para problemas de grande escala. Para superar essas limitações, este estudo propõe algoritmos de busca tabu paralelizados, projetados especificamente para lidar com instâncias massivas de ambos os problemas. Os algoritmos exploram o poder do processamento paralelo em GPUs para acelerar significativamente o processo de busca local, permitindo a exploração eficiente de grandes espaços de soluções em menos tempo. Além disso, a implementação de estruturas de dados otimizadas para representar instâncias esparsas reduz a sobrecarga de memória e aumenta a escalabili dade do método. Os resultados experimentais demonstram que os algoritmos de busca tabu em GPU oferecem desempenho superior em relação aos algoritmos da literatura, tanto em termos de qualidade das soluções quanto de tempo de execução. Essa eficiência é ainda mais evidente em instâncias de grande escala, onde os algoritmos se destacam como uma alternativa eficaz e escalável para resolver os desafios impostos por problemas de otimização combinatória em cenários massivos. |
Abstract: | Combinatorial optimization problems, such as the Maximum Diversity Problem (MDP) and the Generalized Max-Mean Dispersion Problem (GMaxMeanDP), have been extensively studied due to their relevance in various practical applications, including web page classification, community mining, trust networks, group formation, resource allocation, and social network analysis. However, these problems face significant challenges when applied to large-scale in stances commonly encountered in real-world scenarios. Both MDP and GMaxMeanDP exhibit limitations with massive instances, primarily due to their reliance on matrix-based representations, which are inefficient for sparse data. Additionally, the execution of local search becomes increasingly time-consuming as the problem size grows, hindering the ability to obtain solutions within a feasible timeframe. This combination of structural inefficiency and growth in computational complexity compromises the effectiveness of conventional search strategies for large-scale problems. To overcome these limitations, this study proposes parallelized tabu search algorithms specifically designed to handle massive instances of both problems. The algorithms leverage the power of parallel processing on GPUs to significantly accelerate the local search process, enabling the efficient exploration of large solution spaces in less time. Moreover, the implementation of optimized data structures for representing sparse instances reduces memory overhead and enhances the scalability of the method. Experimental results demonstrate that GPU-based tabu search algorithms outperform state-of-the-art methods in the literature, both in terms of solution quality and execution time. This efficiency is particularly evident in large-scale instances, where the algorithms stand out as an effective and scalable alternative to address the challenges posed by combinatorial optimization problems in massive scenarios. |
Palavras-chave: | Otimização combinatória Processamento paralelo (Computadores) Unidade de processamento gráfico Busca tabu Algoritmos híbridos Combinatorial Optimization Parallel Processing GPU Tabu Search Hybrid Algorithms |
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 Engenharia da Computação - Bacharelado |
Citação: | ROSENDO, William Gabriel da Paz. Algoritmos Tabu Search em GPU para problemas de maximização de diversidade. 2025. 75 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia da Computação) – Instituto de Computação, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2024. |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/16766 |
Data do documento: | 5-dez-2024 |
Aparece nas coleções: | Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC) - Bacharelado - ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO- IC |
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