Κατανεμημένοι αλγόριθμοι βελτιστοποίησης με πιλότο εφαρμογής σε συστήματα χημικών αντιδραστήρων

Γερούλης, Ιωάννης

dc.contributor.author	Γερούλης, Ιωάννης	el
dc.date.accessioned	2020-11-09T12:39:01Z
dc.date.available	2020-11-09T12:39:01Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/51822
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.19520
dc.rights	Default License
dc.subject	Αλγόριθμος βελτιστοποίηση	el
dc.subject	Παράλληλη και ασύγχρονη λειτουργία	el
dc.subject	Ανάλυση και διαχείριση δεδομένων	el
dc.subject	Συστήματα χημικής μηχανικής	el
dc.subject	Python	en
dc.subject	SQLite3	en
dc.subject	Simulated Annealing	en
dc.title	Κατανεμημένοι αλγόριθμοι βελτιστοποίησης με πιλότο εφαρμογής σε συστήματα χημικών αντιδραστήρων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Προγραμματισμός	el
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-07-17
heal.abstract	Σκοπός της παρούσας διπλωματικής είναι η ανάπτυξη ενός αλγόριθμου επίλυσης προβλημάτων βελτιστοποίησης. Ο νέος αυτός αλγόριθμος αξιοποιεί σύγχρονες τεχνολογικές υποδομές και θέτει τις βάσεις για μελλοντική εφαρμογή τεχνικών ανάλυσης και διαχείρισης δεδομένων. Επίσης, σε αντίθεση με τους συμβατικούς αλγόριθμους πετυχαίνει τον πλήρη καταμερισμό των υπολογιστικών σταδίων, αποκτώντας έτσι τις δυνατότητες πρώτον της ασύγχρονης και παράλληλης αναζήτησης και δεύτερον της δυναμικής και άμεσης πρόσβασης σε ενδιάμεσα δεδομένα. Για να καταφέρει τον καταμερισμό αυτό, βασίζεται σε μία μεθοδολογική προσέγγιση ενός δικτύου αυτόνομων συστημάτων, που αποτελείται από δεξαμενές δεδομένων και υπολογιστικούς κόμβους που δημιουργούν και αναδιανέμουν δεδομένα. Οι κόμβοι παράγουν παράλληλα και ασύγχρονα νέες λύσεις μέσω μίας διαδικασίας αναζήτησης – αναβάθμισης λύσεων. Οι λύσεις αυτές αποθηκεύονται μέσα στη δεξαμενή του συστήματος και ένα μέρος τους αναδιανέμεται μέσω του δικτύου σε δεξαμενές άλλων συστημάτων. Η αναδιανομή των λύσεων βοηθά τα συστήματα να επωφελούνται από την πρόοδο των άλλων συστημάτων. Στα πλαίσια της εργασίας αυτής η διαδικασία αναζήτησης λύσεων είναι μία στοχαστική μέθοδος (αλυσίδες Markov) και η μορφή του δικτύου μιμείται τον αλγόριθμο της ανόπτησης (Simulated Annealing) σχηματίζοντας μία κατακόρυφη δομή σαν καταρράκτη. Για την υλοποίηση του αλγόριθμου απαιτείται ένα υπολογιστικό πλαίσιο ικανό να διαχειριστεί εύκολα και γρήγορα μεγάλο όγκο δεδομένων και να παρέχει τους αναγκαίους υπολογιστικούς πόρους. Χρησιμοποιείται λοιπόν η γλώσσα προγραμματισμού python, η βάση δεδομένων SQLite3 και η υπολογιστική υποδομή ARIS. Ο πιλότος εφαρμογής του αλγόριθμου για την παρούσα διπλωματική είναι η βελτιστοποίηση μίας υπερδομής χημικών αντιδραστήρων με αντικειμενικό στόχο την μεγιστοποίηση της παραγωγής ενός προϊόντος. Η επίλυση αυτού του προβλήματος γίνεται από τις αλυσίδες Markov, οι οποίες με πιθανολογικό τρόπο δημιουργούν διαδοχικές σχεδιαστικές απεικονίσεις μέχρι να επιτευχθεί ο αντικειμενικός στόχος. Γίνονται λοιπόν προσομοιώσεις του πιλότου εφαρμογής στον νέο αλγόριθμο προκειμένου να ελεγχθεί πρώτον η λειτουργία του αλγόριθμου, δηλαδή εάν έχει εφαρμοστεί σωστά η μεθοδολογική προσέγγισης και δεύτερον η ποιότητα των λύσεων του. Για την αξιολόγηση της ποιότητας των λύσεων συγκρίνονται τα αποτελέσματα του νέου αλγόριθμου με αποτελέσματα προσομοιώσεων που έγιναν στον συμβατικό αλγόριθμο ανόπτησης, ο οποίος έχει χρησιμοποιηθεί σε πολλές περιπτώσεις από την βιβλιογραφία για την βελτιστοποίηση χημικών συστημάτων. Τέλος, από iii τα αποτελέσματα προκύπτει ότι έχει υλοποιηθεί σωστά η μεθοδολογική προσέγγιση και ότι η ποιότητα των λύσεων κρίνεται ικανοποιητική.	el
heal.advisorName	Κοκόσης, Αντώνης	el
heal.committeeMemberName	Κοκόσης, Αντώνης	el
heal.committeeMemberName	Χαμηλάκης, Στυλιανός	el
heal.committeeMemberName	Σαρίμβεης, Χαράλαμπος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.fullTextAvailability	false