UNIBRATEC Ensino Superior e Tcnico em Informtica DSI

UNIBRATEC – Ensino Superior e Técnico em Informática DSI – Desenvolvimento de Sistemas Inteligentes 1 Capítulo 1 – Conceitos Problema real com Básicos AG Friday, October 29, 2021

17 UNIBRATEC – Ensino Superior e Técnico em Informática DSI – Desenvolvimento de Sistemas Inteligentes Modelando um problema real com AG Prof. Frederico Brito Fernandes unibratec@fredbf. com 2 Capítulo 1 – Conceitos Problema real com Básicos AG 1. Definição do problema 2. Modelagem com Algoritmo Genético 3. Função de avaliação 4. Atividade 3 Friday, October 29, 2021

DSI – Desenvolvimento de Sistemas Inteligentes Prof. Frederico Brito Fernandes (1) Definição do problema a) Objetivo: – Montar os horários das disciplinas a cada semestre. b) Formule uma solução para esse problema: b 1) usando algoritmos genéticos b 2) a lógica de programação usada (independente de linguagem). c) Admita que a faculdade têm apenas: – – – dois períodos (P 1 e P 2); três professores (Fechine, Nilton e Fred); duas disciplinas por período (d 1, d 2, d 3, d 4 , d 5, d 6), onde • • – – 3 d 1, d 2, d 3 P 1; d 4 , d 5, d 6 P 2; Fechine leciona d 1 e d 4, Nilton leciona d 2, d 5 e Fred leciona d 3, d 6; Três noites de aula por semana, com duas aulas por noite; Fechine não pode ensinar no primeiro horário da segunda; Não é permitido que uma mesma disciplina tenha duas aulas por noite. Problema real com AG Friday, October 29, 2021

DSI – Desenvolvimento de Sistemas Inteligentes Prof. Frederico Brito Fernandes (2) Modelagem do Problema a) Objetivo: – Todo coordenador tem a cansativa tarefa de montar os horários das disciplinas a cada semestre. Possível solução: – P 1 P 2 Seg Ter Qua h 1 (Fred, d 3) (Fechine, d 1) (Fred, d 3) h 2 (Fechine, d 1) (Nilton, d 2) Seg Ter Qua h 1 (Nilton, d 5) (Fred, d 6) (Nilton, d 5) h 2 (Fred, d 6) (Fechine, d 4) P 1 Seg 1 P 1 Seg 2 P 1 Ter 1 P 1 Ter 2 P 1 Qua 1 P 1 Qua 2 P 1 Seg 1 P 2 Seg 2 P 2 Ter 1 P 2 Ter 2 P 2 Qua 1 P 2 Qua 2 P 2 (p, d) (p, d) (p, d) 4 5 0 4 P 2 1 2 3 Problema real com AG 6 7 8 9 10 Friday, October 29, 2021 11

DSI – Desenvolvimento de Sistemas Inteligentes Prof. Frederico Brito Fernandes (2) Modelagem do Problema b) Formulando uma solução para esse problema: b 1) usando AG, lembrando que você deve estabelecer: (1)Tamanho do indivíduo; (2) Genes; (3) Tamanho da população (4) Tipo de Seleção e (5) Taxa de Mutação Obs: em geral, o gene={0, 1} Porém, resolvemos adotar um gene composto por uma tupla (prof, , disc) (1) Tamanho = 12 genes = indivíduo Seg 1 P 1 Seg 2 P 1 Ter 1 P 1 Ter 2 P 1 Qua 1 P 1 Qua 2 P 1 Seg 1 P 2 (p, d) (p, d) 4 5 6 0 1 2 3 Seg 2 P 2 Ter 1 P 2 (p, d) 7 Ter 2 P 2 (p, d) 8 (p, d) 9 Qua 1 P 2 (p, d) 10 Qua 2 P 2 (p, d) 11 (2) Gene = { (prof, disc) }, onde: prof = {Fechine, Fred, Nilton} = {00, 01, 10} disc = {d 1, d 2, d 3, d 4 , d 5, d 6} = {000, 001, 010, 011, 100, 101} Ex: um indivíduo 01010 00000 60 bits 10001 01010 10001 10100 01101 00011 10100 Fred=01 e d 3=010 5 Problema real com AG Friday, October 29, 2021 00011

DSI – Desenvolvimento de Sistemas Inteligentes Prof. Frederico Brito Fernandes (2) Modelagem do Problema b) Formulando uma solução para esse problema: (cont. ) b 1) usando AG, lembrando que você deve estabelecer: (1)Tamanho do indivíduo; (2) Genes; (3) Tamanho da população (4) Tipo de Seleção e (5) Taxa de Mutação (3) Tamanho da população: 100 indivíduos 0 01010 00000 10001 01010 10001 10100 01101 00011 10100 01101 00011 10100 00011 . . . 99 . . . 01010 00000 10001 01010 10001 (4) Tipo de seleção Probabilística Simples: um ponteiro (5) Taxa de Mutação: 0. 5% Se em cada nova população temos (60 * 100) 6000 bits, implica dizer que serão trocados aleatoriamente 30 bits 6 Problema real com AG Friday, October 29, 2021

DSI – Desenvolvimento de Sistemas Inteligentes Prof. Frederico Brito Fernandes (3) Função de Avaliação • E a função de avaliação? – Leve em consideração as regras disponíveis no problema: • • – • Não esqueça: você deve maximizar essa função Estenda o código disponível no site, para trabalhar com: – – 7 Fechine leciona d 1 e d 4; Nilton leciona d 2, d 5; Fred leciona d 3, d 6; Fechine indisponível segunda primeiro horário; uma mesma disciplina não pode ter duas aulas na mesma noite; d 1, d 2 e d 3 P 1; d 4, d 5 e d 6 P 2 5 dias por semana: seg, ter, qua, qui e sex 5 períodos: P 1, P 2, P 3, P 4 e P 5 Problema real com AG Friday, October 29, 2021

DSI – Desenvolvimento de Sistemas Inteligentes Prof. Frederico Brito Fernandes (4) Atividade 3 • E a função de avaliação? – Leve em consideração as regras disponíveis no problema: • • – • Não esqueça: você deve maximizar essa função Estenda o código disponível no site, para trabalhar com: – – 8 Fechine leciona d 1 e d 4; Nilton leciona d 2, d 5; Fred leciona d 3, d 6; Fechine indisponível segunda primeiro horário; uma mesma disciplina não pode ter duas aulas na mesma noite; d 1, d 2 e d 3 P 1; d 4, d 5 e d 6 P 2 5 dias por semana: seg, ter, qua, qui e sex 5 períodos: P 1, P 2, P 3, P 4 e P 5 Problema real com AG Friday, October 29, 2021

DSI – Desenvolvimento de Sistemas Inteligentes Prof. Frederico Brito Fernandes (4) Atividade 3 • Implemente um algoritmo genético para resolver o problema abaixo: E D C E B F F B A E E B F C B Daniel D F F C D Problema real com AG C E A B Herbertt B D A A F 9 A Carlos Altemar C A C D E D Luciano Max Friday, October 29, 2021

DSI – Desenvolvimento de Sistemas Inteligentes Prof. Frederico Brito Fernandes (4) Atividade 3 • Implemente um algoritmo genético para seu problema abaixo: C B A C A E F D A B F Saulo Problema real com AG D F C E D Rafael 10 B E Ubirajara Friday, October 29, 2021