ParadisEO-MO: from fitness landscape analysis to efficient local search algorithms

This document presents a general-purpose software framework dedicated to the design, the analysis and the implementation of local search algorithms: ParadisEO-MO. A substantial number of single-solution based local search metaheuristics has been proposed so far, and an attempt of unifying existing approaches is here presented. Based on a fine-grained decomposition, a conceptual model is proposed and is validated by regarding a number of state-of-the-art methodologies as simple variants of the same structure. This model is then incorporated into the ParadisEO-MO software framework. This framework has proven its efficiency and high flexibility by enabling the resolution of many academic and real-world optimization problems from science and industry. Key-words: local search; metaheuristic; fitness landscapes; conceptual unified model; algorithm design, analysis and implementation; software framework ∗ École des Mines de Douai, département IA, 941 rue Charles Bourseul, BP 10838, 59508 Douai, France ([email protected]) † Université Lille 1, Laboratoire LIFL, UMR CNRS 8022, Cité scientifique, Bât. M3, 59655 Villeneuve d’Ascq cedex, France ([email protected]) ‡ Université Lille 1, Laboratoire LIFL, UMR CNRS 8022, Cité scientifique, Bât. M3, 59655 Villeneuve d’Ascq cedex, France ([email protected]) § Université Nice Sophia Antipolis, Laboratoire I3S, UMR CNRS 6070, 2000 route des Lucioles, BP 121, 06903 Sophia Antipolis cedex, France ([email protected]) ha l-0 06 65 42 1, v er si on 2 4 Ju n 20 13 ParadisEO-MO: De l’analyse du paysage de fitness à des algorithmes de recherche locale efficaces Résumé : Ce document présente une plateforme logicielle polyvalente dédiée à la conception, l’analyse et l’implémentation d’algorithmes de recherche locale: ParadisEO-MO. Un nombre substantiel de métaheuristiques basées sur une solution unique a été proposé jusqu’à présent, et une tentative d’unifier les approches existantes est ici présentée. Basé sur une décomposition fine, un modèle conceptuel est proposé et validé par l’instantiation d’un grand nombre de méthodologies classiques comme des variantes simples de la même structure. Ce modèle est ensuite incorporé dans la plateforme logicielle ParadisEO-MO. Cette plateforme a prouvé son efficacité et sa grande flexibilité en permettant la résolution de nombreux problèmes d’optimisation académiques et du monde réel, des domaines de la science et de l’industrie. Mots-clés : recherche locale; métaheuristique; paysages de fitness; modèle conceptuel unifié; conception, analyse et implémentation d’algorithmes; plateforme logicielle ha l-0 06 65 42 1, v er si on 2 4 Ju n 20 13