NASTAVNO NAUČNOM VEĆU MATEMATIČKOG FAKULTETA UNIVERZITETA U BEOGRADU

Similar documents
Projektovanje paralelnih algoritama II

Red veze za benzen. Slika 1.

Algoritam za množenje ulančanih matrica. Alen Kosanović Prirodoslovno-matematički fakultet Matematički odsjek

ZANIMLJIV NAČIN IZRAČUNAVANJA NEKIH GRANIČNIH VRIJEDNOSTI FUNKCIJA. Šefket Arslanagić, Sarajevo, BiH

Mathcad sa algoritmima

APPROPRIATENESS OF GENETIC ALGORITHM USE FOR DISASSEMBLY SEQUENCE OPTIMIZATION

Rešenja zadataka za vežbu na relacionoj algebri i relacionom računu

TEORIJA SKUPOVA Zadaci

Fajl koji je korišćen može se naći na

PRIMENA FAZI LOGIKE ZA REŠAVANJE NP-TEŠKIH PROBLEMA RUTIRANJA VOZILA I

Uvod u relacione baze podataka

ANALYTICAL AND NUMERICAL PREDICTION OF SPRINGBACK IN SHEET METAL BENDING

FIZIKALNA KOZMOLOGIJA VII. VRLO RANI SVEMIR & INFLACIJA

Iskazna logika 1. Matematička logika u računarstvu. oktobar 2012

Osobine metode rezolucije: zaustavlja se, pouzdanost i kompletnost. Iskazna logika 4

KLASIFIKACIJA NAIVNI BAJES. NIKOLA MILIKIĆ URL:

Rešavanje problema uspostavljanja uslužnih objekata primenom heurističkih metoda

IZVEXTAJ. 1. Biografija kandidata. 2. Nauqni i struqni rad. Nastavno nauqnom ve u Matematiqkog fakulteta Univerziteta u Beogradu

Univerzitet u Beogradu Matematički fakultet. Nina Radojičić REŠAVANJE NEKIH NP-TEŠKIH PROBLEMA DISKRETNE OPTIMIZACIJE. Master rad

Philippe Jodin. Original scientific paper UDC: :519.6 Paper received:

Zadatci sa ciklusima. Zadatak1: Sastaviti progra koji određuje z ir prvih prirod ih rojeva.

Slika 1. Slika 2. Da ne bismo stalno izbacivali elemente iz skupa, mi ćemo napraviti još jedan niz markirano, gde će

Foundations of Artificial Intelligence

Nauqno-nastavnom ve u Matematiqkog fakulteta Univerziteta u Beogradu

Foundations of Artificial Intelligence

Jedna familija trokoračnih postupaka šestog reda za rešavanje nelinearnih jednačina

ANALYSIS OF THE RELIABILITY OF THE "ALTERNATOR- ALTERNATOR BELT" SYSTEM

DEVELOPMENT OF MATHEMATICAL MODELS TO PREDICT THE EFFECT OF INPUT PARAMETERS ON FEED RATE OF A RECIPROCATORY TUBE FUNNEL FEEDER

REVIEW OF GAMMA FUNCTIONS IN ACCUMULATED FATIGUE DAMAGE ASSESSMENT OF SHIP STRUCTURES

DETERMINATION OF THE EFFECTIVE STRAIN FLOW IN COLD FORMED MATERIAL

PRECIPITATION FORECAST USING STATISTICAL APPROACHES UDC 55:311.3

Mehurasto sortiranje Brzo sortiranje Sortiranje učešljavanjem Sortiranje umetanjem. Overviev Problemi pretraživanja Heš tabele.

Metode praćenja planova

Asian Journal of Science and Technology Vol. 4, Issue 08, pp , August, 2013 RESEARCH ARTICLE

Univerzitet u Beogradu

Numerička analiza dinamike rezonantnih asteroida pod dejstvom efekta Jarkovskog

ARGO beleške / ARGO Notes

Šime Šuljić. Funkcije. Zadavanje funkcije i područje definicije. š2004š 1

M. D. LECHNER. Physical Chemistry, University of Osnabrueck, Osnabrueck, Germany ( (Received 24 November 2004)

Kontinualni lokacijski modeli. Jelena Panić 748/15 Vidosava Antonović 819/15

SIMBOLIČKO IZRAČUNAVANJE HANKELOVIH DETERMINANTI I GENERALISANIH INVERZA MATRICA

AN EXPERIMENTAL METHOD FOR DETERMINATION OF NATURAL CIRCULAR FREQUENCY OF HELICAL TORSIONAL SPRINGS UDC:

AIR CURTAINS VAZDU[NE ZAVESE V H

Zbirka ispitnih zadataka iz Baza Podataka 1 Ispiti i kolokvijumi u periodu

Metrički prostori i Riman-Stiltjesov integral

INVESTIGATION OF UPSETTING OF CYLINDER BY CONICAL DIES

NAPREDNI FIZIČKI PRAKTIKUM 1 studij Matematika i fizika; smjer nastavnički MJERENJE MALIH OTPORA

PRIPADNOST RJEŠENJA KVADRATNE JEDNAČINE DANOM INTERVALU

Karakterizacija problema zadovoljenja uslova širine 1

UNIVERZITET U BEOGRADU MATEMATIČKI FAKULTET

ON DERIVATING OF AN ELASTIC STABILITY MATRIX FOR A TRANSVERSELY CRACKED BEAM COLUMN BASED ON TAYLOR EXPANSION

VELOCITY PROFILES AT THE OUTLET OF THE DIFFERENT DESIGNED DIES FOR ALUMINIUM EXTRUSION

MUSICAL COMPOSITION AND ELEMENTARY EXCITATIONS OF THE ENVIRONMENT

Neke primene teorije fazi skupova i fazi logike u procesiranju slika

SINTAKSNA I ALGORITAMSKA NOTACIJA

Representation theorems for connected compact Hausdorff spaces

MATHEMATICAL ANALYSIS OF PERFORMANCE OF A VIBRATORY BOWL FEEDER FOR FEEDING BOTTLE CAPS

pretraživanje teksta Knuth-Morris-Pratt algoritam

METODE ZA REŠAVANJE PROBLEMA TRIANGULACIJE POLIGONA I NJIHOVA IMPLEMENTACIJA

COMPARISON OF THREE CALCULATION METHODS OF ENERGY PERFORMANCE CERTIFICATES IN SLOVENIA

DIRECT-MAT. WP4: Uklanjanje asfaltnih kolovoza i reciklaža putnih materijala u asfalt. Dr Milorad Smiljanić, Institut za puteve, Beograd

Mathematics and Computer-Aided Modeling in Sciences Intensive School Novi Sad Preliminary Program for PHD students- English language

Preliminary Program for PHD students- English language

THE ROLE OF SINGULAR VALUES OF MEASURED FREQUENCY RESPONSE FUNCTION MATRIX IN MODAL DAMPING ESTIMATION (PART II: INVESTIGATIONS)

Uvod u algoritamske tehnike

Nastavno-naučnom veću Fakulteta za fizičku hemiju Univerziteta u Beogradu

ALGORITMI ZA SIMBOLIČKA MATRIČNA IZRAČUNAVANJA I OPTIMIZACIJU

UOPŠTENI INVERZI, FAKTORI USLOVLJENOSTI I PERTURBACIJE

ADAPTIVE NEURO-FUZZY MODELING OF THERMAL VOLTAGE PARAMETERS FOR TOOL LIFE ASSESSMENT IN FACE MILLING

NEURONSKE MREŽE 1. predavanje

Operaciona istraživanja 2. Poglavlje 8 - Teorija igara

Sortiranje podataka. Ključne riječi: algoritmi za sortiranje, merge-sort, rekurzivni algoritmi. Data sorting

Šta je to mašinsko učenje?

ABOUT SOME VARIOUS INTERPRETATIONS OF THE FATIGUE CRITERION AT LOW NUMBER OF STRAIN CYCLES UDC Miodrag Janković

ANALYSIS OF INFLUENCE OF PARAMETERS ON TRANSFER FUNCTIONS OF APERIODIC MECHANISMS UDC Života Živković, Miloš Milošević, Ivan Ivanov

Obavezan predmet za sve studijske programe

IMPROVEMENT OF HIPPARCOS PROPER MOTIONS IN DECLINATION

A STUDY ON NATURAL CONVECTION HEAT TRANSFER IN COMPLEX BOUNDARIES

UNSTABILITY OF FOOD PRODUCTION PER CAPITA AND POPULATION: ASIA. Vesna Jablanović 1

TemidaLib sistem za rad sa velikim brojevima TemidaLib Multiprecision Arithmetic Library

The existence theorem for the solution of a nonlinear least squares problem

PRELIMINARY COMMUNICATION Influence of chloride ions on the open circuit potentials of chromium in deaerated sulfuric acid solutions

BROJEVNE KONGRUENCIJE

Introduction to SAT (constraint) solving. Justyna Petke

PARALELNI ALGORITMI ZA PROBLEM GRUPIRANJA PODATAKA

5 th INTERNATIONAL CONFERENCE Contemporary achievements in civil engineering 21. April Subotica, SERBIA

THE BOUNDARY VALUES OF THE PUNCH DIAMETER IN THE TECHNOLOGY OF THE OPENING MANUFACTURE BY PUNCHING UDC

Product Function Matrix and its Request Model

COMPARISON OF LINEAR SEAKEEPING TOOLS FOR CONTAINERSHIPS USPOREDBA PROGRAMSKIH ALATA ZA LINEARNU ANALIZU POMORSTVENOSTI KONTEJNERSKIH BRODOVA

AKSIOME TEORIJE SKUPOVA

Primena Katalanovih brojeva i nekih kombinatornih problema u kriptografiji

ALGORITMI ZA ISPITIVANJE DJELJIVOSTI

CALCULATION OF VELOCITY DISPERSION OF THE NEARBY GALAXIES USING DIFFERENT STELLAR TEMPLATE LIBRARIES

DEFINING OF MODEL FOR DETERMINING THE SERVICE LIFE OF HOISTING ROPES IN MINING ***

OSCILATORNOST NELINEARNIH DIFERENCIJALNIH JEDNAČINA DRUGOG REDA

Dynamic analysis of 2-D and 3-D quasi-brittle solids and structures by D/BEM

Andrea Rožnjik. VaR KAO MERA RIZIKA U OPTIMIZACIJI PORTFOLIA. - magistarska teza - Novi Sad, 2008.

APPLICATION OF THOMAS-FERMI MODEL TO FULLERENE MOLECULE AND NANOTUBE UDC 547. Yuri Kornyushin

UNIVERZITET U NOVOM SADU PRIRODNO-MATEMATIČKI FAKULTET DEPARTMAN ZA MATEMATIKU I INFORMATIKU

Transcription:

NASTAVNO NAUČNOM VEĆU MATEMATIČKOG FAKULTETA UNIVERZITETA U BEOGRADU Na sednici Nastavno naučnog veća Matematičkog fakulteta održanoj odredjeni smo u Komisiju za pregled i ocenu doktorske disertacije godine, Metod Sedimentacije i njegove primjene u problemima diskretne matematike magistra Stevana Kordića, asistenta Fakulteta za pomorstvo u Kotoru. Podnosimo Veću sledeći IZVEŠTAJ 1. Prikaz disertacije Tema disertacije koju je napisao Stevan Kordić je iz oblasti diskretne matematike i odnosi se na probleme optimizacije i algoritme za nalaženje optimalnog rešenja. U tezi ova tematika izučava se kao problem zadovoljenja ograničenja (CSP Constraint satisfaction problem), zajedno sa realnom kriterijumskom funkcijom koja varira vrednosti promenljivih odlučivanja. U zavisnosti od problema, ove vrednosti treba da maksimizuju ili minimizuju kriterijumsku funkciju. U disertaciji se predlaže jedan originalan i univerzalan metod za nalaženje tačnog rešenja nekog optimizacionog problema. Naziv metoda je Algoritam sedimentacije. Ovaj metod kandidat je primenio na rešavanje više zadataka optimizacije, izme - du ostalog: Problem iskazne tadovoljivosti (SAT Boolean Satisfiability Problem) i njegove varijante Max SAT, W Max SAT, P Max SAT, PW Max SAT, Vajthedov problem minimizacije i Problem raspodele vezova u brodskim lukama. Tako - de je uradio implementacije predloženih algoritama u programskim jezicima C i Wolfram Language. CSP - problem zadovoljenja ograničenja, gde se nalaze i problemi optimizacije, čini važan deo diskretne matematike. Algoritmi za rešavanje ovih zadataka imaju značajno mesto u matematici i njenim primenama. Algoritam sedimantacije koji se izlaže u tezi prikazan je zajedno sa dve svoje heuristike. Spada u klasu algoritama grananja i ograničavanja (branch-and-bound, BB), koji koriste postupke vraćanja po tragu (backtracking, BT) i provere unapred (forward checking, FC). Dokazana je potpuna korektnost algoritma. 1

U disertaciji ilustrovana je široka primenljivost algoritma sedimentacije. Tako, razmatrane su primene ovog metoda na probleme iskazne zadovoljivosti, WMP - Vajthedov problem minimizacije, Whitehead, J. C. (1936), On equivalent sets of elements in a free group, Annals of Mathematics, 37, i problem raspodele vezova brodovima u kontejnerskim lukama (Berth Allocation Problem). Najbolje rezultate metod je pokazao u rešavanju problema raspodele vezova, jer je modelovanje ovog problema primenom navedenog metoda uključivalo sve optimizacijske tehnike kojima metod raspolaže. Takode, - za problem raspodele vezova, utvrdena - je precizna ocena kompleksnosti algoritma sedimentacije. Računsko eksperimentalni rezultati potvrduju - da postupak sedimentacije rešava probleme raspodele vezova na nivou najboljih pristupa ovom problemu. Spomenimo da je ovaj problem poslednjih par decenija rešavao veći autora pre svega zbog njegove važnosti u transportu i komercijalnim primenama, ali i zahvaljujući velikom razvoju računarske tehnike, na pr. Meisel, Seaside Operations Planning in Container Terminals, 2009, Bierwirth and Meisel, A survey of berth allocation and quay crane scheduling problems in container terminals, 2010. A. Lim je 1998 dokazao (The berthing planning problem Operational Research Letters, 22(2)) da je ovaj problem NP kompletan. Autor je deo svojih istraživanja iz teze objavio u sledećim radovima: 1. Kordić, S., Davidović, T., Kovač, N., Dragović, B. (2016), Combinatorial Approach to Exactly Solving Discrete and Hybrid Berth Allocation Problem, Applied Mathematical Modelling, impact factor: 2.251. doi:10.1016/j.apm.2016.05.004 2. Kordić, S. (2016), Application of Sedimentation Algorithm for Solving MaxSAT Problem, Mathematica Montisnigri. 3. Kordić, S., Kovač, N., Davidović, T. (2015), Divide and Conquer Approach to Discrete Berth Allocation Problem, The 12th Balkan Conference on Operational Research BALCOR 2015, Volume: Mircea cel Batran Naval Academy Scientific Bulletin, XVIII (2), pp. 307-316. Constanta. Dajemo detalniji opis predložene disertacije. Rukopis ima XI + 130 stranica kucanog teksta. Sastoji se iz uvoda, šest poglavlja, priloga i sadrži 64 referenci. Prva dva poglavlja, Uvod i Potrebni pojmovi su uvodnog karaktera. U prvom poglavlju objašnjavaju se ciljevi i doprinosi teze i daje se opis strukture disertacije. U drugom poglavlju izlažu se definicije i pojmovi koji se pojavljuju u disertaciji. Tako - de se daje definicija problema optimizacije u kontekstu CSP. Ove definicije i pojmovi formulsani su jezikom matematičke logike, posebno teorije modela i formalne izračunljivosti. Najzad se definiše šta je to rešenje problema optimizacije. Daju se pseudokodovi za algoriam grube sile (BFA) i njegove efikasnije varijacije, postupka granaj i ograniči (GBBA). Formalno se dokazuje totalna korektnost ovih postupaka, dakle da se njihovim korišćenjem uvek dolazi do optimalnog rešenja. Tako - de se izvodi njihova algoritamska složenost u odnosu na veličinu domena pretrage. Ovim primerima ilustruju se prethodno uvedeni pojmovi. Treće poglavlje Pregled postojećih metoda uvodi nas u glavni tok disertacije. Daje se detaljan opis problema zadovoljenja ograničenja (CSP) i pregled poznatih postupaka za njihovo rešavanje. Posebno se ističe važnost redosleda ispitivanja promenljivih odlučivanja i diskutuju pridružene heuristike, na primer heuristika najmanje ograničavajuće vrednosti (Least Constraining Value, LCV). U ostala tri odeljka ovog poglavlja, daje se prikaz tehnika i metoda koji 2

su relevantni za ostatak teze: Metod BT - vraćanja po tragu, FC - provere unapred i metod BB - granaja i ograničavanja (Land, A. H., Doig, A. G. [1960], An Automatic Method of Solving Discrete Programming Problems, Econometrica, 28(3)). Četvrto poglavlje, Metod sedimentacije ima centralno mesto u disertaciji i predstavlja u potpunosti originalni doprinos kandidata. U ovom delu detaljno je formulisan metod sedimentacije i dve njegove glavne heuristike, proceni i preuredi i podeli, pa vladaj. Takode - se dokazuje totalna korektnost ovog postupka i pomenutih heuristika. U osnovi ideja metode je relativno jednostavna. Primenjujući rekurzivnu proceduru na polazne domene D i, i = 1,..., l, promenljivih odlučivanja uz pomoć kriterijumske funkcije f(x 1,..., x l ) vrši se taloženje promenljivih s tim da se u rekurzivnim koracima vrši redukcija ovih domena ali tako da u njima ostaju vrednosti promenljivih koje daju optimalno rešenje. Otuda glavno mesto u ovom postupku ima funkcija taloženja Sediment(θ, x) koja vrši propagaciju dodele vrednosti x promenljivoj odlučivanja x θ kroz sve domene D θ+1,..., D l. Ovde je θ brojač promenljivih odlučivanja i takode - broj koraka u konstrukciji dopustivih rešenja. Na str. 22 naveden je pseudokod funkcije Sediment(θ, x), a na strani 26 daje se pseudokod samog algoritma sedimentacije. U ovoj metodi pojavljuje se više drugih pomoćnih funkcija a složenost postupka eliminacije zavisi od konkretnog problema na koji se metod primenjuje. Slična je situacija i sa algoritamskom složenošću metode. Na primer, ako se pretpostavi da je D i = d, i = 1,..., l i ako se u svakom induktivnom koraku kardinalnost domena redukuje za koeficijent p (0, 1), tada algoritamska složenost postupka iznosi (str. 34): ) O (d l p l(l 1) 2. U petom poglavlju Primena metoda sedimentacije na probleme matematičke logike i algebre nalazi se kako i sam naslov kaže, više primera primene ovog algoritma u matematičkoj logici i algebri. U matematičkoj logici to su razne varijante problema bulovske zadovoljivosti iskaznih formula, čuvenog SAT problema (SAT, Max-SAT, W Max-SAT, P Max-SAT, PW Max-SAT,...). Kao što je uobičajeno kandidat se odlučuje za jednu od kanonskih formi iskaznih formula, u ovom slučaju on bira CNF - konjunktivnu normalnu formu. Takode - daje pregled i savremeni status ovog problema kao i metode rešvanja kod drugih autora. Spomenimo da posebno mesto u ovoj oblasti ima DPLL algoritam (prema Davis - Putnam - Logemann - Loveland, 1960, 1962), što se isto ističe u tezi. U drugom delu ovog poglavlja daju se dve kombinatorne formulacije SAT problema pogodne za primenu algoritma sedimentacije. Prvi način polazi od klauza CNF formule, drugi način of promenljivih iste formule. Zatim se za svaki kombinatorni pristup i svaku od navedenih varijanti SAT problema definišu konstrukti algoritma sedimentacije, kriterijumska funkcija i Sediment(θ, x). Navodi se da je metod modelovanja SAT i MAX-SAT problema putem promenljivih za postupak sedimentacije evivalentan DPLL algoritmu za rešavanje ovih problema. Takode - se daju eksperimentalni rezultati primene algoritma sedimentacije na testnim primerima sa 30 do 50 promenljivih i do par stotina klauza. Eksperimentalni rezultati prikazani su u komparativnim tabelama. U ovom poglavlju takode - se navodi vrlo zanimljiv primer primene algoritma sedimentacije na rešavanje Vajthedovog problema iz teorije grupa. Problem glasi: ako je konačno prezentovana grupa G data konačnom prezentacijom F, za datu reč w grupe G odrediti njoj ekvivalentnu reč w u odnosu na prezentaciju F koja je najmanje dužine. U disertaciji algoritam sedimentacije koristi se za nalaženje Vajthedovog automorfizma ϕ grupe G (egzistenciju takvog automorfizma tvrdi Vajtehedova teorema) takvog da ϕ(w) = w. Ovim primerom pokazana je univerzalnost i široka primenljivost algoritma sedimentacije. 3

Šesto i poslednje poglavlje Primena metoda sedimentacije na probleme u transportu odnosi se na primenu ovog algoritma na realne tehnološke probleme. Ovde su predstavljeni algoritmi (SEDA i varijante tog algoritma) na rešavanje zadatka raspodele vezova brodovima u kontejnerskim lukama, u stranoj literaturi poznat kao BAP Berth Allocation Problem. Ovaj problem je jedan od najvažnijih zadataka lučkog planiranja. U tezi se ova problematika detaljno analizira, dizajniraju se algoritmi bazirani na metodi sedimentacije, pripadne kriterijumske funkcije kao i ostale pomoćne funkcije polazeći od standarda i rešenja drugih autora u ovoj oblasti (Meisel, 2009; Bierwirth and Meisel, 2010; Rashidi and Tsang, 2013). Na primer, kriterijumska funkcija koju treba minimizovati, definiše se kao suma kaznenih funkcija (str 75): VesselCost = l ( C1k Z k + C 2k ET A k At k + + C 3k At k ET A k + C 4k Dt k d k +). k=1 Sumandi pod operatorom redom izražavaju kazne za raspodelu vezova udaljenih od najjeftinijeg veza za brod, za požurivanje broda, za kašnjenje u dodeli veza brodu i za kašnjenje u isplovljavanju broda. Izvode se i dokazuju formule za algoritamsku složenost SEDA postupka i varijanti. Za SEDA se nalazi da algoritamska složenost ima eksponencijalni karakter (str. 89): O ( M 2l), M je optimalno rešenje. U drugom delu poglavlja daju se testni primeri u komparaciji sa nekoliko najpoznatijih postupaka rešavanja BAP zadatka drugih autora. Prema rezultatima u komparativnim tabelama nalazimo da originalan algoritam predstavljen u tezi ima ista ili bolja vremena izvršavanja u odnosu na postojeće postupke drugih autora. U dodatku na kraju teze nalaze se dodatni primeri primene SEDA postupka. 4

2. Zaključak Disertacija Stevana Kordića, asistenta Pomorskog fakulteta u Kotoru, pod naslovom Metod Sedimentacije i njegove primjene u problemima diskretne matematike predstavlja vrednu studiju iz oblasti diskretne matematike. Odnosi se na probleme optimizacije, posebno iz oblasti problema zadovoljenja ograničenja (CSP Constraint satisfaction problems), algoritme za nalaženje optimalnog rešenja i primene u matematici i rešavanju zadataka u transportu. Teza sadrži originalne i značajne doprinose ovoj oblasti. Glavni rezultat disertacije je Algoritam sedimentacije, jedan originalan i univerzalan metod za nalaženje tačnog rešenja nekog optimizacionog problema. Univerzalnost postupka kandidat je uspešno pokazao s jedne strane u teorijskom računarstvu i matematici na primerima rešavanja SAT problema iskazne logike i Vajthedovog problema iz teorije grupa i sa druge strane na rešavanju problema raspodele vezova brodovima u kontejnerskim lukama (Berth Alocation Problem). Posebno ističemo da ova disertacija predstavlja deo savremenog istraživanja u kojima rade i imaju priloge značajni autori u oblasti matematike i njenim primenama. Deo rezultata iz teze kandidat je već objavio u nekoliko radova u medjunarodnim časopisima. Imajući u vidu navedeno, Komisija za pregled i ocenu sa zadovoljstvom predlaže Nastavno naučnom veću Matematičkog fakulteta da ovaj rukopis prihvati kao doktorsku disertaciju i odredi Komisiju za njenu javnu odbranu. Beograd, 13.06.2016. Komisija dr Žarko Mijajlović, red. prof. u penziji Matematičkog fakulteta u Beogradu dr Predrag Janičić, red. prof. Matematičkog fakulteta u Beogradu dr Tatjana Davidović, viši naučni saradnik Matematičkog instituta SANU 5