Helfen Ameisen beim Auffinden von Software-Fehlern? Internationale Konferenz für Metaheuristik an der Universität Wien

Beim diesjährigen Kongress an der Universität Wien werden in fünf Plenarvorträgen aktuelle Trends der Metaheuristik wie beispielsweise die Anwendung bei Software-Fehlern vorgestellt. Aus Österreich hält Univ.-Prof. Dr. Walter Gutjahr vom Department of Statistics und Decision Support Systems der Fakultät für Wirtschaftswissenschaften einen Vortrag über die Zukunft der „Ameisenkolonie-Optimierungs-Theorie“. Darüber hinaus bieten zehn „Tutorials“ Einführungen in die einzelnen Methoden der Metaheuristik. Nach einem strengen Ausleseverfahren wurden ferner 150 Fachvorträge internationaler ExpertInnen ausgewählt und zum Vortrag zugelassen.

Komplexe Fragestellungen aus den unterschiedlichsten Bereichen des täglichen Lebens möglichst kostengünstig zu lösen – damit beschäftigt sich die Metaheuristik anhand von mathematischen Modellen, die ihre Vorbilder oft in der Natur haben. Die Bandbreite für die praktische Anwendung der metaheuristischen Modelle ist groß: angefangen bei Industrie, Biomedizin, Computer-Chip-Design, Routenplanung bis hin zur Optimierung von Bauplänen in öffentlichen Gebäuden.

Ameisen als Vorbild

Inspiriert wurde die Metaheuristik-Forschung vom Verhalten der Ameisen, die bei der Futtersuche auf ihrem Weg zwischen Nahrungsquelle und Nest Pheromone versprühen. Bei der Entscheidung, welchen Pfad eine Ameise nehmen soll, wählt sie mit hoher Wahrscheinlichkeit die Route mit der höchsten Pheromon-Konzentration. Dieses Verhalten kann in mathematische Algorithmen gegossen werden und dient als Basis zur Lösung von hochkomplexen Problemen, wie zum Beispiel zur Suche nach Software-Fehlern. Computerprogramme aus den unterschiedlichsten Einsatzgebieten werden so nach verschiedenen Gesichtspunkten geprüft, wie etwa Leistung, Funktionalität, Kompatibilität oder Usability.

Weitere bekannte von der Natur inspirierte Metaheuristiken sind Simulated Annealing (diese Theorie nützt Prinzipien der Thermodynamik) sowie genetische Algorithmen (diese nehmen Anleihen beim „survival of the fittest“-Prinzip der Evolution).

„Travelling-Salesman-Problem“, der optimale Stundenplan und andere Anwendungsgebiete

Eines der bekanntesten und leicht erklärbaren, aber dennoch nur schwer lösbaren Probleme ist das sogenannte „Travelling-Salesman-Problem“. Die Metaheuristik sucht bei diesem Phänomen nach einem kostengünstigen Weg, um eine vorgegebene Anzahl von Orten jeweils nur einmal zu besuchen und danach an den Ausgangsort zurückzukehren.

Zum Einsatz kommt Metaheuristik auch im Bereich Transport und Logistik. Ein klassisches Problem ist dort die optimale Routenplanung von Lastkraftwagen und die jeweilige Beladung der Fahrzeuge.

Bei der Erstellung von Stundenplänen in Schulen und Universitäten ist es Ziel, Räume und Ressourcen zur Zufriedenheit aller so zu verteilen, dass sämtliche Faktoren (Computer und andere Hilfsmittel, Raumgröße, Lehrpersonal, Veranstaltungen etc.) optimal verteilt und genutzt werden können. Auch hier bedient man sich metaheuristischer Methoden.

Das „Quadratic Assignment Problem“ beschäftigt sich mit der – metaheuristischen - Fragestellung, wie Räume in öffentlichen Gebäuden wie Spitäler so angeordnet werden können, dass die Wege für alle beteiligten Personen möglichst kurz sind, aber gleichzeitig die Menschenströme so ausgewogen wie möglich geleitet werden.

Im Bereich des „Scheduling“ geht es um die optimale Ausnutzung verschiedener Ressourcen, um mittels eines genauen Ablaufplanes alle Erzeugnisse in möglichst kurzer Zeit fertig stellen zu können.

Antiker Namensgeber

Übrigens: Der Legende nach bekam der Mathematiker und Physiker Archimedes von Syrakus den Auftrag, den Goldgehalt einer Krone zu prüfen, ohne sie zu zerstören. Beim Baden soll ihm die Idee zur Bestimmung des spezifischen Gewichts gekommen sein, worauf er überglücklich mit dem Ausruf „Héureka!“ („Ich habe es gefunden!“) durch die Straßen gelaufen sein soll. So soll die Heuristik zu ihrem Namen gekommen sein.

6th Metaheuristics International Conference

22. bis 26. August 2005

Universität Wien, Dr.-Karl-Lueger-Ring 1

Mehr Informationen zum Kongress:

• Lehrstuhl : www.univie.ac.at/bwl/prod/pom.html
• Kongress: www.mic2005.org

Rückfragehinweis:

Univ.-Prof. Dr. Richard F. Hartl

Universität Wien

Institut für Betriebswirtschaftslehre

Lehrstuhl für Produktion und Logistik

T: +43 (1) 4277-38092

richard.hartl(at)univie.ac.at