Comparação de algoritmos para otimização de restrições distribuídas em um cenário de controle semafórico

Abstract

Problemas de otimização de restrições distribuídas (DCOP - Distributed Constraint Optimization Problem) formam uma classe de problemas de grande interesse de estudo na ciência da computação em função da complexidadecomputacionaL O presente trabalho tem o objetivo de comparar os três algoritmos mais populares em DCOP (ADOPT, OptAPO e DPOP) em termos de eficiência computacional e de solução proposta. Para tal estudo, é utilizado como domínio um problema de controle semafórico. Esse tipo de problema de controle é de fundamental importânciapara que se tenha uma administração eficiente do fluxo de veículos em uma malha viária. Além disso, envolve muitas interdependências entre variáveis da rede, como ocupação das vias e tempos de sinal verde dos semáforos, para que sejam determinadas as melhores configurações de controle. Nesse sentido, as estratégias devem fornecer bons resultados em nível de aplicação, e também em nível de computação, no que diz respeito ao uso da infra-estrutura computacional disponível, o que casa perfeitamente com os objetivos das implementações de DCOP. Ao longo deste trabalho, os temas relacionados à coordenação em sistemas multiagentes, otimização de restrições e controle de semáforos são estudados. Os modelos DCOP são utilizados com a finalidade de comparar os algoritmos.No que diz respeito aos resultados, percebe-se uma melhora no controle, obtida com o uso dos algoritmos DCOP em relação ao uso de controle fixo sincronizado e não sincronizado. Isso é verificado em nível de utilização das vias da rede. Além disso, outro tipo de resultado é verificado na execução dos algoritmos, tratando de questões como o tempo de execução. Foi possível estabelecer um comparativo entre os algoritmos e frente ao aumento do problema em quantidade de semáforos.

Distributed Constraint Optimization Problems (DCOP) have a significant importance in ComputerScience, due to its computationalcomplexity. The objective of this work is to compare the three most popular algorithms for DCOP (ADOPT,OptAPO and DPOP) in terms of computational efficiency and quality of the proposed solution. In arder to do that, a trafficcontrol scenario is used. This kind of problem is very important when considering an efficientadministration of the trafficnetwork,which involvesa lot of interdependencies among variables such as the occupation of the links and the split of the lights. The control strategies should be able to provide good results in terms of the domain application and consider the computational infrastructure available,matching exactly the objectives of the DCOP implementations. The present work is related to multiagent systems, constraint optimization and traffic light controI. The DCOP models are used in order to perfarm the comparison among the algorithms. The results show that is possible to improve the efficiency of the control over the c1assicapproaches of fixed traffic light timing. This is verifiedconsidering the utilization leveIof the network and the occurrence of trafficjams. Besides that, some computational issues are considered to compare the algorithms, for instance, the execution time.