AMADEUSZ JUSKOWIAK SOLVING QAP USING PHYSARUM MACHINES
PRACA MAGISTERSKA Promotor prof. dr hab. inż. Jacek Błażewicz
PRACA MAGISTERSKA Promotor prof. dr hab. inż. Jacek Błażewicz Opiekun dr inż. Natalia Szóstak
PRACA MAGISTERSKA Promotor prof. dr hab. inż. Jacek Błażewicz Opiekun dr inż. Natalia Szóstak Współautor inż. Wioletta Różańska (GiTI)
CO TO? Physarum Polycephalum to gatunek z rodziny śluzowców rodziny jednokomórkowych organizmów żyjących w koloniach
CO TO? Physarum Polycephalum to gatunek z rodziny śluzowców rodziny jednokomórkowych organizmów żyjących w koloniach Cechuje się zdolnością do wykonywania obliczeń (jest komputerem biologicznym, implementacją modelu maszyny Kołmogorowa)
QUADRATIC ASSIGNMENT PROBLEM Klasyczny NP-trudny problem optymalizacyjny
QUADRATIC ASSIGNMENT PROBLEM Klasyczny NP-trudny problem optymalizacyjny W uproszczeniu problem opisuje optymalny przydział działów do lokalizacji, tak aby wymiana towarów między nimi była jak najtańsza (lub analogicznie w przypadku innych interpretacji)
QUADRATIC ASSIGNMENT PROBLEM Klasyczny NP-trudny problem optymalizacyjny W uproszczeniu problem opisuje optymalny przydział działów do lokalizacji, tak aby wymiana towarów między nimi była jak najtańsza (lub analogicznie w przypadku innych interpretacji) Duża złożoność obliczeniowa, wykorzystywanie heurystyk
CELE Zbadanie możliwości obliczeniowych P. Polycephalum
CELE Zbadanie możliwości obliczeniowych P. Polycephalum Rozwiązanie (choćby przybliżone) problemu QAP dla różnych instancji syntetycznych i rzeczywistych
CELE Zbadanie możliwości obliczeniowych P. Polycephalum Rozwiązanie (choćby przybliżone) problemu QAP dla różnych instancji syntetycznych i rzeczywistych Porównanie uzyskanych wyników z wynikami uzyskanymi przy użyciu tradycyjnych metod obliczeniowych
PLAN DZIAŁANIA Research dotyczący P. Polycephalum (w trakcie, koniec ~grudzień)
PLAN DZIAŁANIA Research dotyczący P. Polycephalum (w trakcie, koniec ~grudzień) Zaprojektowanie modelu obliczeń (w trakcie, koniec ~grudzień)
PLAN DZIAŁANIA Research dotyczący P. Polycephalum (w trakcie, koniec ~grudzień) Zaprojektowanie modelu obliczeń (w trakcie, koniec ~grudzień) Implementacja modelu przy pomocy żywych organizmów (grudzień/styczeń)
PLAN DZIAŁANIA Research dotyczący P. Polycephalum (w trakcie, koniec ~grudzień) Zaprojektowanie modelu obliczeń (w trakcie, koniec ~grudzień) Implementacja modelu przy pomocy żywych organizmów (grudzień/styczeń) Przeprowadzenie eksperymentów i ich ręczna analiza wraz z doskonaleniem eksperymentów (styczeń/luty)
PLAN DZIAŁANIA Research dotyczący P. Polycephalum (w trakcie, koniec ~grudzień) Zaprojektowanie modelu obliczeń (w trakcie, koniec ~grudzień) Implementacja modelu przy pomocy żywych organizmów (grudzień/styczeń) Przeprowadzenie eksperymentów i ich ręczna analiza wraz z doskonaleniem eksperymentów (styczeń/luty) Automatyzacja analizy wyników (styczeń-marzec)
PLAN DZIAŁANIA Research dotyczący P. Polycephalum (w trakcie, koniec ~grudzień) Zaprojektowanie modelu obliczeń (w trakcie, koniec ~grudzień) Implementacja modelu przy pomocy żywych organizmów (grudzień/styczeń) Przeprowadzenie eksperymentów i ich ręczna analiza wraz z doskonaleniem eksperymentów (styczeń/luty) Automatyzacja analizy wyników (styczeń-marzec) Porównanie wyników z tradycyjnymi (luty-kwiecień)
PLAN DZIAŁANIA Research dotyczący P. Polycephalum (w trakcie, koniec ~grudzień) Zaprojektowanie modelu obliczeń (w trakcie, koniec ~grudzień) Implementacja modelu przy pomocy żywych organizmów (grudzień/styczeń) Przeprowadzenie eksperymentów i ich ręczna analiza wraz z doskonaleniem eksperymentów (styczeń/luty) Automatyzacja analizy wyników (styczeń-marzec) Porównanie wyników z tradycyjnymi (luty-kwiecień) Napisanie i obrona pracy magisterskiej (marzec-czerwiec)
PLAN DZIAŁANIA Research dotyczący P. Polycephalum (w trakcie, koniec ~grudzień) Zaprojektowanie modelu obliczeń (w trakcie, koniec ~grudzień) Implementacja modelu przy pomocy żywych organizmów (grudzień/styczeń) Przeprowadzenie eksperymentów i ich ręczna analiza wraz z doskonaleniem eksperymentów (styczeń/luty) Automatyzacja analizy wyników (styczeń-marzec) Porównanie wyników z tradycyjnymi (luty-kwiecień) Napisanie i obrona pracy magisterskiej (marzec-czerwiec) Publikacja w Science
PRZEWIDYWANE PROBLEMY Opóźnienia z dostawą kolonii Physarum Polycephalum (przewidywana dostawa w grudniu)
PRZEWIDYWANE PROBLEMY Opóźnienia z dostawą kolonii Physarum Polycephalum (przewidywana dostawa w grudniu) Możliwość śmierci kolonii (rozwiązaniem jest rozmnożenie kolonii na wcześniejszym etapie)
PRZEWIDYWANE PROBLEMY Opóźnienia z dostawą kolonii Physarum Polycephalum (przewidywana dostawa w grudniu) Możliwość śmierci kolonii (rozwiązaniem jest rozmnożenie kolonii na wcześniejszym etapie) Zbyt wolne obliczenia (należy przeprowadzić odpowiednią liczbę eksperymentów aby wyniki były wiarygodne)
PRZEWIDYWANE PROBLEMY Opóźnienia z dostawą kolonii Physarum Polycephalum (przewidywana dostawa w grudniu) Możliwość śmierci kolonii (rozwiązaniem jest rozmnożenie kolonii na wcześniejszym etapie) Zbyt wolne obliczenia (należy przeprowadzić odpowiednią liczbę eksperymentów aby wyniki były wiarygodne) Negatywne wyniki badań (należy to opisać w pracy i pogodzić się z porażką)
WYKORZYSTYWANE TECHNOLOGIE Szalki Petriego, agar, kitel
WYKORZYSTYWANE TECHNOLOGIE Szalki Petriego, agar, kitel Płatki owsiane
WYKORZYSTYWANE TECHNOLOGIE Szalki Petriego, agar, kitel Płatki owsiane Kamera RGB (ewentualnie RGB+IR), oświetlenie rozproszone
WYKORZYSTYWANE TECHNOLOGIE Szalki Petriego, agar, kitel Płatki owsiane Kamera RGB (ewentualnie RGB+IR), oświetlenie rozproszone OpenCV + Armadillo + C++11
WYKORZYSTYWANE TECHNOLOGIE Szalki Petriego, agar, kitel Płatki owsiane Kamera RGB (ewentualnie RGB+IR), oświetlenie rozproszone OpenCV + Armadillo + C++11 Latex + pgfplots + Python
Q&A TIME AMADEUSZ JUSKOWIAK