Une nouvelle métaheuristique pour l'optimisation difficile : la méthode des essaims particulaires

Nous presentons d'abord dans cet article le cadre general des metaheuristiques, qui sont apparues au debut des annees 1980 avec une ambition commune : resoudre au mieux les problemes dits d'optimisation difficile. Nous essayons de cerner le domaine de l'optimisation difficile, tant pour les problemes discrets que pour les problemes a variables continues. Puis nous degageons quelques caracteristiques communes a nombre de metaheuristiques, et nous passons en revue les principales extensions de ces methodes. Nous presentons ensuite une metaheuristique apparue dernierement : la methode d'optimisation par essaim particulaire (OEP). L'OEP est une technique encore peu connue en France, fondee sur la notion de cooperation entre des agents (les particules) qui peuvent etre vus comme des “ animaux ” aux capacites assez limitees (peu de memoire et de facultes de raisonnement). L'echange d'information entre eux fait que, globalement, ils arrivent neanmoins a resoudre des problemes difficiles, comme c'est le cas, par exemple, chez les abeilles vivant en essaim (exploitation de sources de nourriture, construction de rayons, etc.). Apres une presentation succincte des origines, l'article propose une description informelle de l'OEP, puis en degage les principales caracteristiques. Simple a comprendre, a programmer et a utiliser, l'OEP se revele particulierement efficace pour les problemes d'optimisation non lineaire, a variables continues, entieres ou mixtes. L'article se termine par un resume des exposes presentes lors du premier seminaire francophone sur le sujet (OEP'2003, Paris, octobre 2003).

[1]  Sadiq M. Sait,et al.  Iterative computer algorithms with applications in engineering - solving combinatorial optimization problems , 2000 .

[2]  Karl von Frisch,et al.  Vie et moeurs des abeilles , 1955 .

[3]  Luca Maria Gambardella,et al.  Adaptive memory programming: A unified view of metaheuristics , 1998, Eur. J. Oper. Res..

[4]  David H. Wolpert,et al.  No free lunch theorems for optimization , 1997, IEEE Trans. Evol. Comput..

[5]  Russell C. Eberhart,et al.  Adaptive particle swarm optimization: detection and response to dynamic systems , 2002, Proceedings of the 2002 Congress on Evolutionary Computation. CEC'02 (Cat. No.02TH8600).

[6]  Maurice Clerc,et al.  The particle swarm - explosion, stability, and convergence in a multidimensional complex space , 2002, IEEE Trans. Evol. Comput..

[7]  Craig W. Reynolds Flocks, herds, and schools: a distributed behavioral model , 1987, SIGGRAPH.

[8]  Maurice Clerc,et al.  L'optimisation par essaim particulaire , 2002, Techniques et sciences informatiques.

[9]  P. Siarry,et al.  La méthode du recuit simulé: théorie et applications , 1995 .

[10]  Jatinder N. D. Gupta,et al.  Determining lot sizes and resource requirements: A review , 1987 .

[11]  Marco Dorigo,et al.  Swarm intelligence: from natural to artificial systems , 1999 .

[12]  J. Dréo,et al.  Métaheuristiques pour l'optimisation difficile , 2003 .

[13]  Duc Truong Pham,et al.  Intelligent optimisation techniques , 2000 .

[14]  Patrick Siarry,et al.  État de l'art des méthodes "d'optimisation globale" , 2001, RAIRO Oper. Res..

[15]  Ioan Cristian Trelea,et al.  The particle swarm optimization algorithm: convergence analysis and parameter selection , 2003, Inf. Process. Lett..

[16]  R. Eberhart,et al.  Particle Swarm Optimization-Neural Networks, 1995. Proceedings., IEEE International Conference on , 2004 .

[17]  Russell C. Eberhart,et al.  A new optimizer using particle swarm theory , 1995, MHS'95. Proceedings of the Sixth International Symposium on Micro Machine and Human Science.

[18]  James Kennedy,et al.  Particle swarm optimization , 2002, Proceedings of ICNN'95 - International Conference on Neural Networks.

[19]  El-Ghazali Talbi,et al.  A Taxonomy of Hybrid Metaheuristics , 2002, J. Heuristics.