Optimisation en informatique

Contenu 1- Présentation de l'ensemble du cours à partir d'un problème d'optimisation concret. Le problème est-il difficile (du point de vue de la complexité) ? Si oui, comment créer un modèle mathématique ? Ce modèle permet-il d'obtenir de façon suffisamment efficace une solution optimale à l'aide d'un logiciel ? Si oui, l'étude est terminée. Sinon, comment obtenir une solution approchée et comment valider la solution trouvée ?
2- Apprendre à écrire un programme mathématique : choisir les variables, déterminer leurs domaines, écrire l'objectif et les contraintes. Particularité des modèles en variables binaires ou entières. Travail sur des "cas d'école" : partition de graphes (clustering), coloration (planification), etc.
Application à divers problèmes réels : dimensionnement/conception de réseaux, routage multicast dans les réseaux, placement de copies de fichiers, etc.
3- Apprendre à transformer un problème d'optimisation non linéaire en un programme linéaire de façon à pouvoir utiliser les logiciels. Techniques de linéarisation, prise en compte de rapports ou de produits de variables, etc.
4- Résolution approchée de problèmes difficiles par des méthodes générales (recuit simulé, méthode tabou, algorithmes génétiques, etc.) ou par des méthodes spécifiques (heuristiques ad-hoc). Validation des résultats obtenus par les heuristiques à l'aide de bornes basées, par exemple, sur la résolution du problème (ou d'une relaxation) par un solveur (ou logiciel de résolution).
5- Utilisation d'un solveur libre d'accès (par exemple, Glpk ou Coin-OR) par le biais d'un modeleur ou du format de fichier LP. Mise en oeuvre sur ordinateur pendant certaines séances.  Rappel des principes de la programmation linéaire, et introduction aux techniques de résolution de programmes linéaires en nombres entiers.
6- Étude d'un cas réel : réalisation d'un projet informatique.
Modalités de l'évaluation Examen noté sur 14.
Projet noté sur 6.
Bibliographie

• Alain Billionnet : Optimisation discrète (Dunod)
• Philippe Lacomme, Christian Prins, Marc Sevaux : Algorithmes de graphes (Eyrolles)
• Johann Dréo, Alain Pétrowski, Patrick Siarry, Eric Taillard : Métaheuristiques pour l'optimisation difficile (Eyrolles)
• Malek Rahoual et Patrick Siarry : Réseaux informatiques : conception et optimisation