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Título: Integrando conceitos cosmológicos e quânticos em algoritmos de otimização para planejamento florestal
Autor(es): Mendes, Marlon Maxuel Souza
Orientador(ra): Lacerda, Allysson Steve Mota
Lunkes, Aline de L. Zuliani
Membro(s) Banca: Mendes, João Batista
Cosme, Luciana Balieiro
Zubaran, Tadeu Knewitz
Palavras-chave: Planejamento florestal;Otimização;Busca Tabu;Variable neighborhood search;Algoritmos genéticos;Hibridização cosmológica;Valor presente líquido
Área: Ciencias Exatas e da Terra
Subárea: Ciencia Da Computacao
Data do documento: 22-nov-2024
Resumo: Este trabalho investiga a interseção entre conceitos de otimização e física para abordar problemas complexos, aplicando essas ideias ao planejamento florestal estratégico. A pesquisa concentra-se na maximização do Valor Presente Líquido (VPL) ao longo de um horizonte de planejamento de 16 anos, enfrentando o desafio de selecionar prescrições de manejo de eucaliptos que atendam às demandas de produção dentro de limites mínimos e máximos. Inspirado em fenômenos cosmológicos, como o movimento de fótons em ambientes extremos e a influência gravitacional de buracos negros, foi desenvolvido um operador híbrido cosmológico. Este operador foi projetado para ajustar as estruturas de vizinhanças em algoritmos de otimização, como a Busca em Vizinhança Variável (VNS) e a Busca Tabu, originando as variantes híbridas denominadas Busca em Vizinhança Variável Híbrida Cosmológica (VNSHC) e Busca Tabu Híbrida Cosmológica (CHT). O método diferencia-se por tratar as soluções promissoras como regiões próximas a buracos negros, permitindo uma exploração detalhada, enquanto soluções mais distantes passam por ajustes amplos, promovendo buscas em novas áreas do espaço de soluções e reduzindo a probabilidade de convergência para mínimos locais. A implementação do modelo matemático utilizado foi realizada em MATLAB, com validações estatísticas conduzidas em Python, utilizando testes como Friedman e Wilcoxon para garantir a robustez dos resultados. Além disso, o algoritmo híbrido foi comparado a abordagens clássicas, como o Algoritmo Genético (AG), a VNS clássica e a Busca Tabu, com o objetivo de avaliar sua eficiência e desempenho. Os resultados demonstram que a integração de conceitos cosmológicos com heurísticas computacionais contribui significativamente para a obtenção de soluções de alta qualidade, promovendo um equilíbrio eficaz entre exploração e explotação no espaço de busca. Essa abordagem, baseada na integração de conceitos cosmológicos com heurísticas computacionais, é aplicada ao problema do planejamento florestal, mas também sugere possibilidades de utilização em outros problemas de otimização, evidenciando o potencial de métodos inspirados em analogias físicas para resolver desafios complexos.
URI: https://repositorio.unimontes.br/handle/1/2089
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