O impacto da paralelização com OpenMP no desempenho e na qualidade das soluções de um Algoritmo Genético

Abstract

O Problema do Roteamento de Veículos (PRV) é um problema combinatório de difícil solução, aplicável tanto para logística de empresas de transporte quanto para melhor ocupação das vias públicas. Resolvê-lo testando todas as combinações possíveis (método de força bruta) torna-se inviável à medida que o problema escala, pois demanda um tempo de computação muito grande. Os Algoritmos Genéticos (AG) são meta-heurísticas capazes de encontrar soluções em um tempo computacional aceitável. Entretanto, mesmo os AG podem demandar um elevado tempo de processamento, dependendo das configurações utilizadas. Com a evolução das arquiteturas computacionais e a difusão das arquiteturas multicore, o uso da programação multithread torna-se uma alternativa para reduzir o tempo envolvido na solução de problemas combinatórios. Este artigo objetiva acelerar a resolução do PRV por meio da paralelização do AG com OpenMP, que é um padrão amplamente difundido para programação multithread. Nossos resultados atingiram um speedup acima de 2, utilizando 4 threads em um processador quadcore. Esse ganho está limitado à forma como o AG está implementado. Além do impacto no desempenho do AG também comprovou-se que o uso do OpenMP não afeta a qualidade das soluções. Adicionalmente, o uso do OpenMP permitiu que o AG encontrasse melhores soluções devido ao aumento do número de evoluções computadas num mesmo intervalo de tempo.

Keywords

• Algoritmos Genéticos
• Qualidade das Soluções
• OpenMP
• Desempenho