Computational tool for analysis of the behavior of genetic algorithm population in the solution space

Authors

  • Sidnei Alves de Araújo Universidade Nove de Julho
  • Stanley Jefferson Araujo Lima Universidade Nove de Julho

DOI:

https://doi.org/10.5585/exactaep.v18n4.15959

Keywords:

Genetic Algorithms, Solution encoding, Solution space, Capacitated Vehicle Routing Problem.

Abstract

Genetic Algorithm (GA) is an optimization method inspired by the theory of evolution of species that has been widely used to solve problems classified as NP-Hard (Non-deterministic Polynomial Time), among which are the Job Shop Scheduling Problem (JSP) and the Vehicle Routing Problem (VRP). However, finding solutions to any optimization problem using GA presupposes the adoption of a solution encoding scheme and the configuration of genetic operators. Different schemes and configurations may produce different behaviors in the GA population, but observing such behaviors is not an easy task and, for this reason, has attracted the attention of many researchers over the last years. This work proposes a computational tool that allows to analyze how the encoding scheme and genetic operators affect the behavior of the GA population in the solution space, by visualizing the individuals projected to a two-dimensional space and performance measures implemented in the tool. In the experiments conducted we analyzed the behavior of the GA population adopting three coding schemes of solutions for the Capacitated Vehicle Routing Problem (CRVP). As a result, besides a discussion about the behavior analysis of the GA, it was found that the performance measures provided by the developed computational tool can help in the proposition and/or choice of heuristics that aim to support the refinement of the solutions generated by GA, improving its performance.

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Author Biographies

Sidnei Alves de Araújo, Universidade Nove de Julho

Doutor em Engenharia Elétrica pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (2009), mestre em Engenharia Elétrica pela Universidade Presbiteriana Mackenzie (2002). Possui especialização em Análise de Sistemas (1995) e em Administração de Negócios (1999), graduação em Processamento de Dados (1994) e em Licenciatura Plena (1998), todos pela Universidade Presbiteriana Mackenzie. Atualmente é docente permanente do Programa de Mestrado e Doutorado em Informática e Gestão do Conhecimento (PPGI) e docente do curso de Bacharelado em Ciência da Computação da Universidade Nove de Julho - UNINOVE, onde atua em regime de dedicação exclusiva.  É Pesquisador Associado do Laboratório de Processamento Digital de Sinais da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Foi bolsista de Produtividade em Desenvolvimento Tecnológico e Extensão Inovadora do CNPq (DT-Nível 2) e tem atuado nos seguintes temas de pesquisa: Processamento de Imagens e Visão Computacional, Inteligência Computacional, Algoritmos Metaheurísticos, Aprendizagem de Máquina e Otimização de Sistemas e Processos.

Stanley Jefferson Araujo Lima, Universidade Nove de Julho

Graduado em Administração com habilitação em Sistemas de Informação (2007), Mestre em Engenharia de Produção (2015) e Doutorando em Informática e Gestão do Conhecimento na Universidade Nove de Julho.

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Published

2020-11-09

How to Cite

Araújo, S. A. de, & Lima, S. J. A. (2020). Computational tool for analysis of the behavior of genetic algorithm population in the solution space. Exacta, 18(4), 725–743. https://doi.org/10.5585/exactaep.v18n4.15959