Skip to main content
SUPERVISOR
Maziar Palhang,Seyed Rasul Moosavi
مازیار پالهنگ (استاد مشاور) سید رسول موسوی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Maryam Siahbani
مریم سیاه بانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Improving memory based heuristics in single agent searches
Obtaining optimal solution for most of the real world problems requires an exhaustive search through the problem state space by considering all possible solutions. To solve these problems more efficiently, many different heuristic search algorithms like A*, IDA*, KBFS etc. have been proposed. All of these algorithms make use of a heuristic evaluation function to evaluate the problem states. The performance of such search algorithms depends on the accuracy of the heuristic functions. In single agent search domains, heuristic functions compute an estimate of the solution cost from the current state to the goal state. If the heuristic function is admissible, i.e. it never overestimates the cost of reaching the goal, A* and its variations are guaranteed to return an optimal solution, if one exist. The more accurate the heuristic function is, the more efficient the search algorithm will be. Much research has been devoted to developing more accurate heuristic functions. The main purpose of this thesis is to develop methods to improve the accuracy and the quality of heuristic functions. One of the important admissible heuristic functions already proposed is Pattern Databases (PDBs) which is the state-of-the-art method to optimally solve many combinatorial problems. The main drawback of PDBs is the amount of memory they needed to store the database. In this research, we first try to solve the PDB memory requirement problem. We first introduce a new and general method to compress PDBs by using machine learning techniques. Experimental results show the improvement achieved by our method over the previous compression methods with respect to the amount of memory, the number of generated nodes, and consequently run time. Experimental results show that our full compression system reduces the size of required memory by a factor of up to 61. In the second part of this thesis we use the Perimeter Search (PS) technique to improve the quality of the heuristic functions. We suggest an efficient method to combine PS with PDBs. The regular combination of PS with PDBs needs a large amount of memory to save the PDBs. We introduce a novel method to map different states of the problem to the goal state. This allows us to combine these two methods by using a limited amount of memory. We experimentally show that our method outperforms the state-of-the-art techniques. Key words: Heuristic Search, Pattern Databases, Compression, Decision Tree, Artificial Neural Networks, Perimeter Search
افتن جواب بهینه برای بسیاری از مسائل دنیای واقعی مستلزم انجام یک جستجوی کامل در فضای مسئله و بررسی تمام راه حل‌های ممکن است. تحقیقات بسیاری در این راستا صورت گرفته و الگوریتم‌های جستجوی مکاشفه ای مختلفی مانند A*، IDA*، KBFS و... برای حل این گونه مسائل ارائه شده‌اند. این الگوریتم های جستجو از یک تابع مکاشفه ای (heuristic) برای ارزیابی حالت های مختلف استفاده می‌کنند و کارایی آنها به دقت تابع مکاشفه ای مورد استفاده وابسته است. توابع مکاشفه ای در محیط های جستجوی تک عاملی، هزینه ی رسیدن به حالت هدف از حالت جاری مسئله را تخمین می زنند. الگوریتم‌های A* و مشتقات آن به یک تابع مکاشفه ای قابل قبول نیاز دارند تا یافتن پاسخ بهینه را تضمین کنند. قابل قبول بودن به این معنی است که تابع مکاشفه ای هیچ گاه هزینه ی رسیدن به حالت هدف را بیش از مقدار بهینه تخمین نزند. هر چه تابع مکاشفه ای دقیق تر باشد، الگوریتم جستجو نیز کاراتر خواهد بود. تحقیقات بسیاری در جهت یافتن توابع مکاشفه‌ای دقیق تر انجام شده است. هدف در این پایان نامه ارائه راه کارهایی برای بهبود دقت توابع مکاشفه ای مبتنی بر حافظه است. پایگاه داده ی الگو از جمله توابع مکاشفه hy;ای مهم قابل قبولی است که تاکنون ارائه شده و بهترین روش موجود برای حل بهینه ی بسیاری از مسائل می باشد. مشکل اصلی پایگاه داده های الگو حافظه ی زیادی است که برای ذخیره سازی نیاز دارند. در این تحقیق ابتدا به کاهش مشکل حافظه در پایگاه داده های الگو می پردازیم. برای حل مشکل حافظه در این توابع، با استفاده از الگوریتم های یادگیری ماشین روشی جدید برای فشرده سازی پایگاه داده ی الگو ارائه می کنیم. نتایج بدست آمده بهبود چشم گیر این روش نسبت به روش های فشرده‌سازی پیشین از لحاظ کاهش میزان حافظه ی مورد نیاز و تعداد گره های تولید شده در طی جستجو (در نتیجه کاهش زمان اجرا) را نشان می دهند. آزمایش های انجام گرفته بر روی برخی مسائل استاندارد، کاهش 61 برابری حافظه ی مورد نیاز برای ساخت پایگاه داده ی الگو را نشان می‌دهد. در بخش دوم این پایان نامه از روش جستجوی مرزی به منظور بهبود توابع مکاشفه ای hy; استفاده می کنیم. در این راستا روشی کارآمد برای ترکیب پایگاه داده ها ی الگو و جستجوی مرزی پیشنهاد می دهیم. ترکیب این دو روش در چند سال اخیر مورد توجه محققان قرار گرفته و تلاش‌هایی در این زمینه صورت گرفته است. ترکیب پایگاه داده ی الگو و جستجوی مرزی به صورت معمول نیازمند حافظه ی بسیار زیادی است که با افزایش عمق به صورت نمایی افزایش می یابد. در این تحقیق روشی جدید برای نگاشت حالت های مختلف مسائل پازل به حالت هدف ارائه گردیده که امکان ترکیب این دو روش را با میزان حافظه ی محدود فراهم می کند. نتایج بدست آمده بهبود روش ارائه شده در مقایسه با روش های ارائه شده ی قبلی را نشان می‌دهد. کلمات کلیدی: جستجوی مکاشفه ای، پایگاه داده ی الگو، فشرده سازی، درخت تصمیم گیری، شبکه های عصبی، جستجوی مرزی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی