Thuật toán di truyền và thuật toán NSGA-II cho một mô hình quy hoạch và sử dụng đất

Bài viết đề xuất phương pháp giải xử lý trực tiếp mô hình ban đầu. Phương pháp giải của chúng tôi dựa trên ý tưởng áp dụng giải thuật di truyền (GA) và NSGA-II. Đóng góp của nghiên cứu là đã đưa ra được một cách thiết kế chi tiết thuật toán GA, NSGA-II cho bài toán. Kết quả tính toán mô phỏng với số liệu đơn giản cũng đã cho thấy nghiệm cung cấp bởi thuật toán là khá tốt. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thuật toán di truyền và thuật toán NSGA-II cho một mô hình quy hoạch và sử dụng đất Thuật toán di truyền và thuật toán NSGA-II cho một mô hình quy hoạch và sử dụng đất Trần Đức Quỳnh Khoa Công Nghệ Thông Tin, Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam- Gia Lâm, Hà Nội Email: tdquynh@vnua.edu.vn Tóm tắt—Bài toán quy hoạch và sử dụng đất là một bài nghiệp, tính toán khoa học, công nghệ thông tin quan toán quan trọng trong nông nghiệp, tài nguyên môi trường tâm nghiên cứu. Các nghiên cứu này thường là mô hình và kinh tế xã hội. Mục tiêu của bài toán này là tìm cách hóa bài toán thực tế dưới dạng một bài toán tối ưu và sử dụng đất sao cho hiệu quả về mặt kinh tế và đảm bảo đi nghiên cứu các giải thuật để giải quyết nó một cách một số điều kiện đặt ra. Tùy vào các giả thiết mà mô hình toán học cho bài toán này có thể là mô hình tối ưu liên hiệu quả. Trong vòng hơn 20 năm qua, nhiều mô hình tục hoặc rời rạc, một mục tiêu hoặc đa mục tiêu. Trong toán học đã được các nhà nghiên cứu đưa ra, trong mỗi nghiên cứu này chúng tôi xét một mô hình cho bài toán sử mô hình các tác giả xem xét các ràng buộc hoặc mục dụng đất được đưa ra bởi Jeroen và các cộng sự. Trong tiêu khác nhau. Tuy có nhiều mô hình nhưng theo [8] ta mô hình này người ta muốn tối ưu hóa lợi nhuận và tính có thể phân ra 3 nhóm chính là: mục tiêu hiệu quả kinh compact của các thửa đất sử dụng cùng một mục đích. tế [3], mục tiêu quản lý hiệu quả tài nguyên nước [1], Đây là một mô hình tối ưu đa mục tiêu và có chứa biến nguyên. Việc tìm lời giải tối ưu cho bài toán này luôn là bảo vệ môi trường và hệ sinh thái [2]. Một số tác giả thách thức cho các nhà toán học và khoa học máy tính. xem xét nhiều mục tiêu đồng thời và dẫn đến bài toán Cách giải được đề xuất trước đó cho bài toán này là đưa tối ưu đa mục tiêu. bài toán về một mục tiêu bằng cách đánh trọng số và sử Mặc dù bài toán quy hoạch và sử dụng đất là rất quan dụng phần mềm giải bằng phương pháp tất định. Tuy vậy trọng nhưng theo hiểu biết của chúng tôi những nghiên số biến nguyên lớn dẫn đến phương pháp này chỉ áp dụng cứu ở Việt Nam hiện nay mới chỉ dừng lại ở mức độ rất được cho những số liệu mô phỏng khá nhỏ. Trong nghiên cứu này chúng tôi đề xuất phương pháp giải xử lý trực đơn giản thường là dùng các mô hình tuyến tính, biến tiếp mô hình ban đầu. Phương pháp giải của chúng tôi liên tục. Đặc biệt chưa có tác giả nào nghiên cứu mô dựa trên ý tưởng áp dụng giải thuật di truyền (GA) và hình có xét tới mức độ phù hợp của từng khu đất cho NSGA-II. Đóng góp của nghiên cứu là đã đưa ra được các mục đích sử dụng khác nhau. Khi xét đến thông tin một cách thiết kế chi tiết thuật toán GA, NSGA-II cho bài về sự phù hợp đất với các mục đích sử dụng khác nhau toán. Kết quả tính toán mô phỏng với số liệu đơn giản thì mô hình sẽ gần với thực tế hơn nhưng lại làm cho cũng đã cho thấy nghiệm cung cấp bởi thuật toán là khá tốt. bài toán trở nên phức hơn vì bài toán sẽ phải đưa vào Từ khóa—Thuật toán di truyền (GA), NSGA-II, khoa các biến quyết định rời rạc (chỉ nhận nhận giá trị 0 hoặc học máy tính, tối ưu, sử dụng đất. 1). Do đó mô hình toán học sẽ trở thành một bài toán tối ưu không lồi, biến rời rạc và có thể là bài toán đa I. MỞ ĐẦU mục tiêu. Phương pháp giải cho những bài toán tối ưu Quy hoạch và sử dụng đất sao cho hiệu quả là vấn đa mục tiêu, rời rạc và không lồi là không nhiều. Vì vậy đề quan trọng. Một phần vì tài nguyên đất có hạn mà việc nghiên cứu các thuật toán cho các mô hình dạng số lượng người trên thế giới tăng lên hàng năm. Theo như trên và có thể tiếp tục phát triển để ứng dụng trong [8] thì diện tích đất nông nghiệp chiếm khoảng 46% điều kiện ở Việt Nam là hết sức cần thiết. diện tích đất liền của trái đất. Diện tích này có thể ngày Trong nghiên cứu này chúng tôi nghiên cứu phương càng bị thu hẹp do sự tăng dân số trong khi đó nhu pháp giải cho mô hình bài toán tối ưu được Jeroen và cầu lương thực lại ngày càng tăng. Ước tính đến năm cộng sự đưa ra năm 2003. Đây là một mô hình tối ưu đa 2050 thì nhu cầu lương thực sẽ tăng khoảng 70% so với mục tiêu, không lồi, biến nhị phân và có xét đến mức hiện nay. Do đó làm sao để sử dụng hiệu quả đất nông độ phù hợp của từng đơn vị đất với các mục đích sử nghiệp là một vấn đề chung trên toàn thế giới. Bài toán dụng khác nhau. Trước đó các nhà nghiên cứu đã dùng tối ưu sử dụng đất nói chung và đất nông nghiệp nói phương pháp đánh trọng số cho hàm mục tiêu và chuyển riêng đã được nhiều nhà khoa học trong lĩnh vực nông về bài toán một mục tiêu sau đó dùng một phần mềm để 169 giải bài toán. Cách tiếp cận trong nghiên cứu của chúng cùng mục đích sử dụng đất. Ngoài hai mục tiêu trên tôi là sử dụng giải thuật di truyền. Trong cách làm thứ chúng ta còn có các ràng buộc nhất chúng tôi cũng đưa bài toán về một mục tiêu và K đưa ra thiết kế chi tiết giải thuật di truyền cho bài toán X xijk = 1 ∀(i, j) (2) này. Trong cách làm thứ 2 thì chúng tôi giải ...