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1. Preis für ein verteilt-paralleles Ameisensystem zur ökologischen Transport- und Tourenplanung

06.07.2007
Gestern wurde in Mannheim am do it.software-forschungstag 2007 Professor Dr. Jörg Homberger der 1. Preis des do it.software-awards verliehen.

Homberger ist seit dem Sommersemester 2007 Professor für Informatik an der Hochschule für Technik Stuttgart. Der Preis wurde ihm verliehen für ein Entscheidungsunterstützendes System mit der Bezeichnung AntTour. Dies ermöglicht Speditionen und Logistikdienstleistern, ihre Transporte derart zu planen, dass die umweltschädigenden CO2-Emissionen durch Auslieferungstouren minimiert werden.

Homberger stellt ein verteilt-paralleles Ameisensystem zur ökologischen Transport- und Tourenplanung vor. Das System basiert auf der Idee, das Verhalten von Ameisen auf der Suche des kürzesten Weges von ihrem Nest zu einer Futterquelle nachzuahmen. In Analogie der Futtersuche von Ameisen werden in AntTour alternative Transportentscheidungen berechnet und variiert.

Eine Ameisenkolonie kann einen kurzen Weg von ihrem Nest zur Nahrungsquelle finden, indem die einzelnen Tiere auf ihrem Weg Duftsstoffe, so genannte Pheromone, hinterlassen. Trifft eine einzelne Ameise eine Pheromonspur, geht sie dieser Spur nach, verstärkt die Pheromonspur ihrerseits, und zieht weitere Ameisen nach. Indem die Ameisen in bestimmten Situationen (Auftreten eines Hindernisses) neue, zufällig gewählte, Wege eingeschlagen, werden im Laufe der Futtersuche alternative Wegentscheidungen "ausprobiert". Ameisen, die zufällig den kürzeren Weg wählen, sind schneller und hinterlassen daher im Laufe der Zeit auch mehr Duftstoffe, so dass immer mehr Ameisen den kürzeren Weg wählen. In Analogie der Futtersuche von Ameisen werden in AntTour alternative Transportentscheidungen berechnet und variiert. Ameisen werden durch zufallsgesteuerte Optimierungsläufe, Pheromone durch Wahrscheinlichkeitsverteilungen abgebildet.

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Um die Suche nach ökologisch optimierten Transportentscheidungen effizient zu gestalten, werden die Optimierungsläufe auf verschiedenen Rechnern parallel ausgeführt. Auf diese Weise konnte eine Verbesserung der Lösungsqualität und eine Beschleunigung der Planungsberechnung erreicht werden. Zur Evaluation von AntTour wurden sowohl mehr als 300 einschlägig bekannte wissenschaftliche Benchmarkprobleme aus dem Bereich der Tourenplanung als auch Planungsdaten der Praxis mehrerer Logistikunternehmen herangezogen. Die Ergebnisse zeigen auf, dass mit AntTour im Vergleich zu anderen modernen Planungsverfahren deutlich bessere Lösungen berechnet werden konnten. Für ein Einzelhandels-unternehmen der Lebensmittelbranche konnte beispielsweise aufgrund einer durchgeführten Wegstreckenoptimierung mit AntTour der verursachte CO2-Ausstoß der eingesetzten Auslieferungsfahrzeuge um ca. 20% verringert werden.

Homberger studierte Ingenieur-Informatik an der Universität in Dortmund und promovierte an der FernUniversität Hagen. Er war Professor an der Berufsakademie Stuttgart und an der FH Kaiserslautern. Seit dem Sommersemester 2007 ist er Professor für Informatik an der HfT Stuttgart. Seine Forschungsgebiete liegen in den Bereichen Naturanaloge Optimierungsverfahren im Bereich der Logistik, Parallele Algorithmen und Multi-Agenten-Systeme.

Petra Dabelstein | idw
Weitere Informationen:
http://www.hft-stuttgart.de

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