ارائه الگوریتم بهینه‌سازی فرا ابتکاری توسط دانشجوی دکتری مهندسی صنایع دانشگاه امیرکبیر

مصطفی حاجی‌آقایی‌کشتلی با الهام از رفتار یک نوع مرغابی مازندرانی به نام “کشتل”، الگوریتمی کارا برای حل مسائل ریاضی و بهینه‌سازی ارائه نموده است.

حاجی‌آقایی‌ دانشجوی دکتری مهندسی صنایع دانشگاه صنعتی امیرکبیر طراح الگوریتم بهینه‌سازی کشتل در گفت‌وگو با خبرنگار فارس در آمل با اشاره به اینکه این الگوریتم با رویکردی نوین به طور هوشمندانه در جست‌وجوی محلی به سمت جواب بهینه حرکت می‌کند، بیان داشت: به عبارت دیگر منطق این الگوریتم، تضمین می‌کند که در جستجوی محلی، هر حرکت همواره به سمت جواب بهتر است.
وی ادامه داد: علاوه بر نوین بودن ایده پایه‌ای الگوریتم، سرعت و توانایی بهینه‌سازی بالای آن در مقایسه با الگوریتم‌های موجود، این الگوریتم را در جایگاه ممتازی نسبت به دیگر الگوریتم‌های فرا ابتکاری قرار داده است.
حاجی‌آقایی‌کشتلی گفت: خداوند متعال در قرآن، انسان را بارها در نمط‌های مختلف، به تفکر پیرامون آیات الهی، گیاهان، حیوانات و دیگر مخلوقات امر فرموده و الگوریتم ارائه شده در وهله اول با داشتن یک دیدگاه نو به مبحث بهینه‌سازی، پیوندی جدید میان علوم طبیعی و رفتار پرندگان از یک سو و علوم فنی و ریاضی از سوی دیگر برقرار می‌کند به طوری که پیوند ایجاد شده میان این دو شاخه از علم، ‌به عنوان یک پژوهش میان رشته‌‌ای در نوع خود، کاری کم نظیر به حساب می‌آید.
این نخبه مازندرانی که در روستای کشتلی از توابع شهرستان بابل سکونت دارد و مدیر برنامه‌ریزی و کنترل پروژه شرکت دیزل سنگین ایران در شهرک صنعتی آمل نیز هست، بیان کرد: مرداب‌های شمال ایران، هر ساله در زمستان، پذیرای پرندگان مهاجر از اوراسیا است و وجه تسمیه روستای کشتلی نیز از نام همین پرنده گرفته شده است.
وی افزود: با الهام از اینکه کشتل‌ها که در یک برکه فرود آمده و به دنبال غذا شامل انواع کرم‌ها و نرم‌تنان می‌گردند موقعیت کشتل‌ها را به عنوان جواب‌ها، بهترین غذا در برکه را به عنوان بهترین جواب، و فضای برکه را به عنوان فضای شدنی مساله فرض کردم.
حاجی‌آقایی‌کشتلی ادامه داد: کشتل‌ها می‌توانند در آب جابه‌جا شوند و به نقاط جدیدی بروند و همچنین پرواز کنند و فرود آیند و زمانی که یک کشتل به یک منبع غذایی خوبی دست می‌یابد، سایر کشتل‌ها به دور آن می‌چرخد و با چرخش یک کشتل به دور غذای خوب، کشتل‌های دیگر نیز به سمت او رفته و به دور غذا در یک دایره فرضی می‌چرخند.
وی تصریح کرد: اگر یکی از این کشتل‌ها در حین چرخش به غذای بهتری برسد، آن کشتل به عنوان مرکز دایره جدید قرار گرفته و دیگر کشتل‌ها به دور آن می‌چرخند و به عبارت دیگر دایره اولیه جابه‌جا می‌شود و علاوه بر چرخش به صورت وضعی دارای چرخش انتقالی نیز هست و اگر در اطراف غذای اصلی، غذای بهتری یافت نشود، کشتل‌ها تا به اتمام رسیدن غذا در آن محل، با دقت، آن منطقه را با استفاده از حالت قاشقی شکل منقارشان، جارو می‌کنند.
این نخبه با اشاره به اینکه این نوع رفتار، رفتن به سمت جواب بهینه محلی را تضمین می‌کند، عنوان کرد: هر یک از الگوریتم‌های فرا ابتکاری، مانند الگوریتم ژنتیک، دارای دو ویژگی اکتشاف و استخراج که در عمل اکتشاف، به دلیل اینکه ایجاد پراکندگی و شناخت بهترین جواب‌ها با توجه به کیفیت آنها، با استفاده از تصادفی‌سازی است، در اغلب این الگوریتم‌ها مکانیزم اکتشاف، ساده و شبیه به هم است.

* کشتل الگوریتمی هوشمند
این نخبه مازندرانی یادآور شد: در الگوریتم کشتل نیز جابه‌جایی کشتل‌ها و پرواز و فرود آنها، در عمل همین مکانیزم را به کار می‌گیرد اما ویژگی مهم و اصلی الگوریتم‌ها، عمل استخراج جواب‌ها است به عنوان مثال، استخراج در الگوریتم ژنتیک با استفاده از جهش ژنتیکی صورت می‌پذیرد، اما در الگوریتم کشتل، عمل استخراج به طور هوشمندانه و در جهت رسیدن به جواب بهتر است و وجه تمایز الگوریتم کشتل با انواع دیگر الگوریتم‌ها در همین نکته مهم و اصلی است.
وی بیان داشت: این تضمین را می‌دهد که در جستجوی محلی، به‌جای جست‌وجوی همسایگی در جهت‌های مختلف، به سمت جواب بهتر برویم و تا جایی که م‌ توانیم عمیق می‌شویم و جواب بهینه‌ محلی را استخراج کنیم.
مصطفی حاجی‌آقایی‌کشتلی که این طرح را در قالب پایان‌نامه‌اش با راهنمایی مجید امین نیری عضو هیئت علمی و رئیس دانشکده مهندسی صنایع دانشگاه صنعتی امیرکبیر، در سال تولید ملی توسعه داده، نو بودن ایده پایه‌‌ای الگوریتم، توانایی بهینه‌سازی بالا، سادگی و راحتی در فرموله کردن و زمان کوتاه در رسیدن به جواب را از ویژگی‌های این الگوریتم برشمرد و افزود: در سال تولید ملی، در تعریف موضوع رساله دکتری، با توجه به اهمیت حمل ریلی باری در کشورمان، برای نخستین بار در دنیا به موضوع یکپارچگی تولید و حمل ریلی پرداخته‌ام و برای حل مدل آن، به فکر توسعه دادن یک الگوریتم افتادم تا بتوانم این مساله‌ مهم ملی را در سال تولید ملی با استفاده از یک الگوریتم ملی که در ایران توسعه داده شده، حل و بهینه‌سازی را روی آن انجام دهم.
این محقق مازندرانی پس از قبولی در مقطع دکتری از طریق مرکز استعدادهای درخشان و چاپ چندین مقاله معتبر در مجلات با نمایه‌  ISIدر زمینه الگوریتم‌های فرا ابتکاری، متوجه نوعی رفتار عجیب تغذیه یک نوع مرغابی مهاجر به مازندران با نام علمی “آناس کلایپیتا”(AnasClypeata)، که نام محلی آن “کشتل” (Keshtel) است، شد.
این پژوهشگر بابلی، مقاله‌ اولیه خود را برای ارائه و شناسائی الگوریتم کشتل به محیط‌های علمی مهندسی دنیا، به ویژه رشته‌ مهندسی صنایع‌، در کنفرانس سالیانه IEEE مهندسی صنایع و سیستم‌های مدیریت که در سال ۲۰۱۲ در هنگ‌کنگ برگزار شد، ارائه کرده و با حل چندین مساله‌ پایه‌ای در علوم مهندسی، کارایی الگوریتم خود را نشان داده است.
همچنین حاجی‌آقایی‌کشتلی، علاوه بر چاپ ده‌ها مقاله‌ ژورنالی و کنفرانسی معتبر، چاپ چندین فصل کتاب تخصصی مهندسی به زبان انگلیسی، ارائه‌ مقالاتی همچون صنعت و معنویت، پیاده‌سازی مولفه‌های اسلامی در الگوی اسلامی – ایرانی پیشرفت را نیز در رزومه‌ علمی خود دارد.
وی همچنین در صنعت کشور به خصوص صنعت دیزل سنگین به طور جدی مشارکت و فعالیت دارد.

منبع : خبرگزاری فارس