Simulated Annealing

set
2011
08

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Il Simulated Annealing è un metodo di ottimizzazione, particolarmente adatto a funzioni non lineari, che simula il lento raffreddamento di un sistema fisico.

In questo processo un solido viene portato ad alta temperatura, così che tutte le sue molecole o atomi si dispongano in modo random nella fase liquida; il liquido, poi, viene lasciato raffreddare lentamente, così che le molecole si portino nello stato a minima energia (e quindi termodinamicamente più stabile), ovvero lo stato fondamentale del reticolo cristallino.

L’abbassamento della temperatura avviene per piccoli passi, in modo che ad ogni valore di temperatura la simulazione permetta al sistema di raggiungere l’equilibrio. Se il raffreddamento avviene troppo rapidamente, cioè se al solido non viene permesso di raggiungere l’equilibrio termico per ogni valore della temperatura, si possono creare strutture non stabili, invece che la struttura di reticolo cristallino caratterizzata dalla minima energia. Il Simulated Annealing è stato applicato con successo a diversi tipi di problema: computer design, ricostruzione di immagini e segmentazione, ottimizzazione combinatoria, come il problema del commesso viaggiatore, e intelligenza artificiale.

Tuttavia non è sempre semplice implementare un problema di ottimizzazione secondo lo schema del Simulated Annealing; è necessaria una certa esperienza per costruire una funzione obiettivo che descriva le caratteristiche essenziali del problema, per fornire una descrizione dettagliata delle configurazioni dei parametri e determinare un metodo per la generazione delle configurazioni stesse e per scegliere una cooling schedule efficiente.

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