Dokumentácia / História
Historické: diplomová práca (2026)
Genetické programovanie pri plánovaní baseballovej sezóny. Problém uskutočniteľnosti a optimalizácie. Dizertačná práca z počítačového inžinierstva, ITAM. Poradca: Dr. Andrés Gómez de Silva Garza. Schválené 23. júla 2026.
Problém
MLB plánuje 2 430 zápasov pre 30 tímov za približne 180 dní. Každý tím cestuje medzi mestami a vzdialenosť sa výrazne líši od tímu k tímu. V roku 2016 Seattle precestoval 76 683 km a Chicago Cubs 39 015 km.
Nájdenie rozpisu s najnižšou celkovou vzdialenosťou je známe ako problém turnajovej dopravy (PTT). Je to NP-ťažký problém: počet možných rozpisov rastie tak rýchlo, že ich nemôžete všetky skontrolovať.
Metóda
Genetické programovanie (PG), navrhnuté Johnom Kozom v roku 1992, napodobňuje evolúciu. Vytvára populáciu riešení, berie tie najlepšie a kombinuje ich a upravuje, aby vytvoril novú generáciu.
- Reprezentácia: Každý kalendár je strom. Jeho uzly sú operácie ako
crear_juego(dátum, domáci tím, hosťujúci tím) aobtener_calendario, ktoré spájajú dva zoznamy zápasov. - Životaschopnosť (C1): Každý tím musí odohrať presne toľko zápasov, koľko turnaj vyžaduje. Hodnota 0 znamená, že rozpis je platný.
- Vzdialenosť (C2): súčet prestupov, vypočítaný pomocou Haversinovej formuly na súradniciach každého štadióna.
- Softvér: tri moduly (plánovač, kalkulačka a genetický program) s knižnicou DEAP, oddelené od webovej aplikácie v Django.
Výsledky
Skúste 30 tímov, 163 zápasov na tím, 5-zápasové série a 20 generácií.
| Metóda | Pravdepodobne. prechodu | Pravdepodobne. mutácie | Uskutočniteľnosť (C1) | Celková vzdialenosť (C2) | Čas |
|---|---|---|---|---|---|
| Náhodné vyhľadávanie | 0.0 | 0.0 | 0 (platné) | 2,663,470.70 km Kratšia vzdialenosť | 200.25 s |
| Genetické programovanie | 0.8 | 0.2 | 0 (platné) | 3,182,738.33 km | 3,337.81 s |
Hlavné zistenie
Genetické programovanie neprekonalo náhodné vyhľadávanie. Ukázalo vzdialenosť o 19,5 % väčšiu a trvalo takmer 17-krát dlhšie. Najlepší kalendár vždy pochádzal z počiatočnej generácie, ktorá je náhodná.
Dizertačná práca identifikovala tieto príčiny:
- Generické crossover a mutačné operátory menia uzly bez toho, aby poznali problém. Takmer vždy produkujú neplatné kalendáre.
- Funkcia zdatnosti kladie oveľa väčšiu váhu životaschopnosti než vzdialenosti. Neplatné dieťa vždy prehráva s platným rodičom.
- Algoritmus sa čoskoro priblížil k lokálnemu optimumu a ponechal si len počiatočné riešenia.
Negatívny výsledok je tiež výsledkom. Ukazuje, že reprezentácia a operátory sú rovnako dôležité ako algoritmus.
Budúca práca
Dizertačná práca navrhovala kontextové operátory: namiesto náhodnej zmeny uzlov vymieňajte celé série alebo bloky, ktoré udržiavajú kalendár platný. Spomenul tiež kvantové počítanie na skúmanie viacerých konfigurácií naraz.
Časová os
- · Predoficiálna verzia diplomovej práce.
- · Obrana v Mexico City. Diplomová práca schválená.
Materiály a citácia
- Diplomová práca, predoficiálna verzia (PDF, 4.8 MB, v španielčine)
- Prezentácia obhajoby (PDF, 2.9 MB, v španielčine)
Citácia vo formáte APA:
Brenes Valencia, L. P. (2026). Programación genética en la planificación de temporadas de béisbol (Tesis de Ingeniería en Computación). Instituto Tecnológico Autónomo de México (ITAM), Ciudad de México, México.