Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/14054
Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Matheurísticas para o Problema da Filogenia Viva com Politomia
Autor(es): MARIA ELISA RODRIGUES RABELLO
Primeiro orientador: EDNA AYAKO HOSHINO
Resumo: Uma árvore de filogenia mostra a relação evolutiva entre seres vivos ou objetos, como documentos compartilhados online. Uma árvore filogenética viva com politomia é uma árvore em que seus nós internos podem incluir objetos vivos e um interno pode gerar dois ou mais descendentes. As árvores podem ser obtidas através de uma matriz de distância. O objetivo desse trabalho é encontrar um algoritmo, utilizando a programação linear inteira e matheurísticas, que dada uma matriz de distância construa uma árvore de filogenia viva com politomia em que a distância entre os objetos na árvore seja o mais próxima possível da distância entre eles na matriz. Para a resolução do problema foram propostas e implementadas matheurísticas baseadas no método relaxand-fix, usando-se as bibliotecas de otimização SCIP e Cplex, e incorporadas como heurísticas em um algoritmo branch-and-bound. Foram propostos três critérios para partição das variáveis: sequencial (armazena as variáveis nas partes do conjunto de partições na sequência do conjunto ordenado das próprias variáveis), aleatória (armazena as variáveis aleatoriamente nas partes do conjunto de partições) e PAI (armazena as variáveis relacionadas as arestas que chegam nos vértices primeiro, uma parte do conjunto de partições para cada vértice), que prioriza as variáveis relacionadas com as arestas que chegam em um vértice. Os resultados obtidos com as matheurísticas propostas não alcançaram valores de limitantes bons e não acharam soluções viáveis em instâncias com mais de 10 objetos. No entanto, os testes realizados mostram que a matheurística sequencial fornece os melhores limitantes quando comparado com as demais.
Abstract: A phylogenetic tree shows the evolutionary relationship between living beings or objects, such as documents shared online. A living phylogenetic tree with polytomy is a tree in which its internal nodes can include living objects and an internal node can generate two or more descendants. Trees can be obtained through a distance matrix. The objective of this work is to find an algorithm, using integer linear programming and matheuristics, that given a distance matrix, constructs a living phylogenetic tree with polytomy in which the distance between objects in the tree is as close as possible to the distance between them in the matrix. To solve the problem, matheuristics based on the relax-and-fix method were proposed and implemented, using the SCIP and Cplex optimization libraries, and incorporated as heuristics in a branch-and-bound algorithm. Three criteria were proposed for partitioning variables: sequential (stores the variables in the parts of the partition set in sequence from the ordered set of the variables themselves), random (stores the variables randomly in the parts of the partition set), and PAI (stores the variables related to the edges that arrive at the vertices first, one part of the partition set for each vertex), which prioritizes the variables related to the edges that arrive at a vertex. The results obtained with the proposed matheuristics did not achieve good bound values and did not find viable solutions in instances with more than 10 objects. However, the tests performed show that the sequential matheuristic provides the best bounds when compared to the others.
Palavras-chave: Filogenia viva
politomia
matheurística
País: 
Editor: Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Sigla da Instituição: UFMS
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/14054
Data do documento: 2025
Aparece nas coleções:Ciência da Computação - Bacharelado (FACOM)

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