Principais resultados alcançados no 2^º ano:

A apresentação dos resultados no período está dividida em três itens:
 
• Pesquisa e orientação,
• Integração de algoritmos de localização e roteamento aos SIGs e
• Aplicação e coleta de dados.

Pesquisa e orientação

Problemas de Localização de Facilidades

• A relaxação Lagrangeana/surrogate foi aplicada com sucesso aos seguintes problemas de localização de facilidades: p-medianas, localização capacitado e não-capacitado, em cooperação entre os pesquisadores Luiz A. N. Lorena e Edson L. F. Senne. Um trabalho foi aceito para publicação em revista internacional e outro submetido para publicação. Os resultados de trabalhos anteriores sobre p-medianas foram sensivelmente melhorados, com a introdução de um algoritmo de localização-alocação alternada, usado para viabilizar soluções duais no processo de otimização por subgradientes.

• Algoritmo Genético Construtivo (AGC) proposto na tese de doutorado de João Carlos Furtado foi aplicado aos problemas de clustering: p-medianas, p-medianas capacitado e particionamento de grafos capacitados. Um trabalho foi submetido para publicação em revista internacional. Trabalhos foram apresentados em congresso internacional e nacional.

• A aluna Helena Kiyoka Kobayashi realizou trabalho de Iniciação Científica (orientação conjunta de Luiz A N. Lorena e Geraldo Ribeiro Filho) sobre o assunto: Implementação e Análise do Problema das p-medianas usando Algoritmo Genético Construtivo. O algoritmo proposto na tese de J. C. Furtado, foi programado em JAVA, proporcionando a usuários de Internet testar on-line a aplicação do AGC para problemas definidos na tela do computador. O trabalho da Helena foi indicado como melhor trabalho apresentado na sessão de Ciências Exatas e Tecnologia durante a apresentação oral do I Congresso de Iniciação Científica (PIBIC/CNPq/UMC) realizado na Universidade de Mogi das Cruzes (veja: http://matter.ccet.umc.br/~helena/AGC.html).

• O AGC está sendo aplicado na tese de doutorado de Reinaldo G. Arakaki (com orientação de Luiz A N. Lorena) para uma fase de clustering, existente no problema clássico de roteamento de veículos, onde o problema é tratado como um problema de localização (p-medianas capacitado).

Problema de roteamento de veículos e transportes

Roteamento de veículos:

• O problema de roteamento de veículos tem sido tratado através do AGC para o problema clássico de um depósito e possíveis extensões. O aluno de doutorado Reinaldo Arakaki vem modelando e implementando o AGC para os problemas, e resultados preliminares serão apresentados em sua defesa preliminar (prevista para o início de junho/99).

• Um problema clássico, relacionado ao roteamento de veículos, usado na fase de clustering é o Problema Generalizado de Atribuição (PGA). A aplicação da relaxação Lagrangeana/surrogate ao PGA resultou em resultados excelentes com grande economia de tempo computacional, principalmente para a Decomposição Lagrangeana. Um artigo publicado em revista internacional (autores Marcelo G. Narciso e Luiz A N Lorena) confirma esses resultados para uma grande amostra de instancias.

• Está sendo desenvolvida em cooperação entre os pesquisadores Luiz A N. Lorena, Marcelo G. Narciso e John Beasley (Imperial College) uma aplicação do AGC para o PGA. Os resultados obtidos são muito bons quando comparados a aplicação de Algoritmos Genéticos clássicos. Pretende-se apresentá-los em congresso internacional e revista internacional.

• Foi submetido para revista internacional (autores Luiz A N. Lorena e Marcelo G. Narciso) um resultado da tese de doutorado de Marcelo Narciso: uma aplicação da relaxação Lagrangeana/surrogate ao problema simétrico do Caixeiro Viajante. Neste trabalho o método usual de subgradientes e´ melhorado usando as informações locais da relaxação surrogate . Este trabalho também está aceito para apresentação no IFORS´99, a ser realizado na China em agosto de 1999.

• O aluno de iniciação científica Rudini Menezes Sampaio (orientado do Dr. Horacio Hideki Yanasse) desenvolveu projeto de iniciação científica e que resultou em seu trabalho de graduação, concluído em dezembro de 1998, implementando algoritmos em redes já tradicionalmente conhecidos na literatura: menor caminho, árvore de cobrimento mínimo, matching, ciclo euleriano, conectividade, carteiro chinês, heurística baseada no 2-opt para o caixeiro viajante no espaço euclidiano. Desenvolveu também uma interface para a visualização do grafo e execução passo a passo de alguns destes algoritmos. Cabe salientar que o trabalho de graduação do aluno Rudini, baseado neste desenvolvimento feito, foi premiado como o melhor de sua divisão no ano de 1998. O bolsista PIBIC Ralph Antonio Martin Castilho iniciou estudos a partir de março de 1999 para tentar integrar, a título de experiência, aprendizado e comparação, os algoritmos desenvolvidos pelo Rudini aos SIGs.

• Algoritmos para o problema de dimensionamento de rede de linhas de transporte urbano de passageiros foram desenvolvidos no Trabalho de Graduação realizado pelo aluno Rubens Seitz, sob a orientação dos professores Edgard Dias Batista Jr. e Edson L. F. Senne. Os algoritmos determinam, a partir da matriz origem-destino das viagens, o itinerário das linhas e os intervalos entre partidas ("headway"), nos horários de pico e entre-picos, de modo a satisfazer a demanda.

• O problema da gestão de pontos de parada de uma rede de transporte coletivo está sendo tratado num trabalho de Iniciação Científica realizado pela aluna Cynthia Dias Lacerda, sob a orientação do professor Edgard Dias Batista Jr.. Nesse trabalho está sendo desenvolvido um modelo para possibilitar o gerenciamento de pontos de parada de um sistema de transporte coletivo. Todas as informações pertinentes (situação dos equipamentos existentes, linhas servidas, características da população usuária, localização, etc.) são cadastradas em um SIG e, assim sendo, acessadas de maneira amigável.

Problema de rotulação de pontos:

• A aluna Missae Yamamoto estudou em sua dissertação de mestrado (orientação conjunta de Luiz A N. Lorena e Gilberto Câmara) um problema de Otimização Combinatória que surge na confecção automática de mapas usando SIGs. O problema é conhecido como rotulação de pontos. Basicamente o problema é o de escrever rótulos em pontos (nomes de cidades,...) de forma clara e evitando conflitos entre rótulos (não podem ocupar o mesmo espaço). O problema foi modelado e resolvido usando busca tabu, tendo sido obtidos resultados melhores que os da literatura para um conjunto padrão de dados. Seu trabalho foi submetido e aceito para apresentação no MIC´99 - III Metaheuristics International Conference. Também deve ser apresentado no GISBRASIL´99. Uma versão foi submetida para publicação em revista internacional.

• O aluno Geraldo Ribeiro Filho está trabalhando em sua tese de doutorado (orientação de Luiz A N. Lorena) com a aplicação do AGC ao problema da coloração de grafos. Trata-se de um problema clássico de grande importância. Os resultados de sua dissertação de mestrado foram em muito melhorados. O problema apresenta várias aplicações que podem estar relacionadas as áreas do projeto (pode ser visto como um problema de clustering). O aluno Geraldo Ribeiro Filho vai apresentar sua defesa preliminar em junho de 1999. Um trabalho derivado da tese está aceito para apresentação no congresso internacional IFORS´99.

• Na tese do aluno Geraldo Ribeiro Filho também está sendo estudado a aplicação do AGC ao problema da formação de células de manufatura em ambientes de produção. Máquinas que processam tarefas são agrupadas em células com o objetivo de tornar a produção mais eficiente. Trata-se também de um problema clássico com grande aplicação prática. Na formulação do AGC usa-se a relação com o problema das p-medianas, com uma medida de distância apropriada. Trabalhos foram apresentados em congresso internacional e nacional.

• O aluno Fernando Teixeira Santos Bianchini, bolsista de Iniciação Científica, sob a orientação do professor Edgard Dias Batista Jr., está desenvolvendo um modelo para possibilitar o estudo dos efeitos da chuva numa bacia hidrográfica ao longo do tempo. Tais algoritmos serão implementados no SIG, aproveitando as potencialidades de uma base de dados referenciados espacialmente.

• Dr. Horacio Hideki Yanasse (conjuntamente com alunos de mestrado e doutorado) concentrou sua pesquisa no estudo do problema de minimização do número máximo de pilhas abertas (MOSP) em torno de uma serra. Como já observado anteriormente, este problema foi colocado na forma de um problema de percorrimento de arcos em um grafo [1]. Ele está também relacionado com o problema de espalhamento de ordem (que é um problema de clustering) e o problema de minimização de descontinuidades na produção (que é equivalente a um problema do caixeiro viajante). Recentemente, mostramos que este problema é equivalente ao Gate Matrix Layout que surge no projeto de circuitos VLSI. Alguns resultados obtidos no estudo deste problema foram:

• Desenvolvimento de novos limitantes inferiores e superiores para o MOSP;
• Identificação de novas propriedades e melhorias no esquema enumerativo para o desenvolvimento de métodos exatos mais eficientes para a solução do problema;
• Casos particulares do problema, resolvidos em tempo polinomial;
• Resultados teóricos sobre a complexidade do MOSP e problemas relacionados.

A integração de algoritmos para problemas de localização foi iniciada considerando o problema mais estudado pelo grupo, o problema das p-medianas, e dentre os SIGs adquiridos, o considerado de mais fácil aprendizagem, o ArcView.

• O aluno de iniciação científica Alex Adriano Pinto (orientado do Prof. Edson L. F. Senne) adaptou uma script do ArcView para realizar a sua comunicação com o código executável pmedian.exe , compilado na linguagem C e que aplica a heurística Lagrangean/surrogate de Senne e Lorena (Senne, E. L. F. and Lorena, L. A. N. Lagrangean/surrogate heuristics for p-median problems).

• A bolsista (PCI-CNPq) Solange P. B. Marcondes melhorou a script inicial e apresentou um guia de aplicação do algoritmo de p-medianas no ArcView, para possíveis usuários. A nova script , o programa executável e o guia estão disponibilizados via Internet na página do projeto (http://www.lac.inpe.br/~marcos/indexARSIG.html). Por enquanto as distâncias consideradas não levam em conta a rede urbana, usa-se somente um tema de pontos, com distâncias Euclidianas.

 Aplicações e coleta de dados

Dados:

• Parte dos dados em uso foram cedidos por Alberto Aguiar, professor da UNIVAP. São referentes ao município de São José dos Campos. Estão divididos em temas do ArcView, onde são representadas as quadras do município e os logradouros de uma região central. Esses serviram para os testes de integração dos algoritmos de localização e roteamento.

• O aluno de iniciação científica Cezar Augusto Zocaratto (orientado do Prof. Edson L.F. Senne) explorou as possibilidades de armazenamento e recuperação de dados geo-codificados no ArcView. Foi conseguido junto à Secretaria de Planejamento da Prefeitura Municipal de Guaratinguetá um mapa do perímetro urbano da cidade (desenvolvido inicialmente em AutoCad). Conseguiu-se também junto ao Departamento de Engenharia Civil da Unesp - Campus de Guaratinguetá fotos aéreas do perímetro urbano da cidade de Guaratinguetá. Esses dados, além da relação de quadras da cidade de Guaratinguetá (perímetro urbano) foram introduzidos no ArcView e são a base de uma aplicação em transporte coletivo urbano que vem sendo desenvolvida com orientação do Prof. Edgard Dias B. Júnior.

• O professor Edgard Dias Batista Jr. realizou com a colaboração de alunos da FEG uma coleta de dados no município de Guaratinguetá relacionados com a rede de transporte coletivo. Especificamente, foram coletados dados acerca das linhas de ônibus e dos pontos de parada, incluindo também um levantamento de embarques e desembarques, por linha, em cada ponto de parada. Tais alunos também colaboraram na digitação dos dados coletados, para incluí-los no SIG (ArcView).

• Adquirimos ainda os dados socio-econômicos fornecidos pelo IBGE, referentes ao censo de 1996. Pretende-se usá-los em futuras aplicações.

• Os dados coletados acerca das linhas de ônibus e dos pontos de parada existentes em Guaratinguetá serão utilizados para possibilitar uma análise comparativa dos resultados obtidos a partir dos algoritmos de localização dos pontos de parada com a realidade. Assim sendo, pode-se gerar soluções alternativas visando otimizar a localização dos pontos de parada.

• Com os dados espaciais e sócio-econômicos obtidos referentes à cidade de São José dos Campos e a integração do algoritmo de localização-alocação desenvolvido, ao SIG ArcView, será implementada uma base de dados com quantidade maior de informações, proporcionando a utilização de diferentes critérios importantes no apoio à decisão, quando se trabalha com ferramentas de localização e roteamento, como por exemplo, estimar e localizar espacialmente a demanda por escolas em bairros de uma cidade.