Técnicas de optimización paralelasesquema híbrido basado en hiperheurísticas y computación evolutiva

Resumen

Los problemas de optimización son aquellos en los que hay que elegir cuál es la solución más adecuada entre un conjunto de alternativas. Actualmente existe una gran cantidad de algoritmos que permiten abordar este tipo de problemas. Entre ellos, las metaheurísticas son una de las técnicas más usadas. El uso de metaheurísticas ha posibilitado la resolución de una gran cantidad de problemas en diferentes campos. Esto se debe a que las metaheurísticas son técnicas generales, con lo que disponen de una gran cantidad de elementos o parámetros que pueden ser adaptados a la hora de afrontar diferentes problemas de optimización. Sin embargo, la elección de dichos parámetros no es sencilla, por lo que generalmente se requiere un gran esfuerzo computacional, y un gran esfuerzo por parte del usuario de estas técnicas. Existen diversas técnicas que atenúan este inconveniente. Por un lado, existen varios mecanismos que permiten seleccionar los valores de dichos parámetros de forma automática. Las técnicas más simples utilizan valores fijos durante toda la ejecución, mientras que las técnicas más avanzadas, como las hiperheurísticas, adaptan los valores usados a las necesidades de cada fase de optimización. Además, estas técnicas permiten usar varias metaheurísticas de forma simultánea. Por otro lado, el uso de técnicas paralelas permite acelerar el proceso de testeo automático, reduciendo el tiempo necesario para obtener soluciones de alta calidad. El objetivo principal de esta tesis ha sido diseñar nuevas hiperheurísticas e integrarlas en el modelo paralelo basado en islas. Estas técnicas se han usado para controlar los parámetros de varias metaheurísticas evolutivas. Se han definido diversas hiperheurísticas que han permitido abordar tanto problemas mono-objetivo como problemas multi-objetivo. Además, se han definido un conjunto de multiobjetivizaciones, que a su vez se han beneficiado de las hiperheurísticas propuestas. Las técnicas diseñadas se han validado con algunos de los problemas de test más ampliamente utilizados. Además, se han abordado un conjunto de problemas de optimización prácticos. Concretamente, se han tratado tres problemas que surgen en el ámbito de las telecomunicaciones, y un problema de empaquetado. En dichos problemas, además de usar las hiperheurísticas y multiobjetivizaciones, se han definido nuevos algoritmos, operadores, y estrategias de búsqueda local. En varios de los problemas, el uso combinado de todas estas técnicas ha posibilitado obtener las mejores soluciones encontradas hasta el momento.