Катедра за

Рачунарство и информатику

Група за моделирање и оптимизацију

Група за моделирање и оптимизацију у оквиру Катедре за рачунарство и информатику се бави математичким моделирањем и решавањем сложених оптимизационих проблема, као и математичким моделирањем понашања и усавршавањем различитих метода метахеуристичке оптимизације. Разматрани оптимизациони проблеми из домена комбинаторне и глобалне оптимизације имају велики практични значај и они се поред „чисте“ оптимизације (тј. операционих истраживања), примењују у разним деловима рачунарства (машинско учење, класификација, резоновање засновано на случајевима, симболичка регресија, биоинформатика итд.).

Разматрани оптимизациони проблеми из домена комбинаторне и глобалне оптимизације имају велики практични значај и они се поред "чисте" оптимизације (тј. операционих истраживања), примењују у разним деловима рачунарства (машинско учење, класификација, резоновање засновано на случајевима, биоинформатика итд.).

Истраживачи у групи се баве усавршавањем и модификацијом метахеуристика:

Предложено је увођење нових тзв. тополошких метахеуристика, које уз коришћење концепата алгебарске топологије постижу бољи однос између интензификације и диверсификације током извршења алгоритма. Дизајниране су метахеуристике Тополошка метода променљивих околина (TVNS) и Тополошка метахеуристика заснована на електромагнетизму (TEM), описане су њихове карактеристике и приказани резултати њихове примене при решавању НП-тешких проблема комбинаторне оптимизације.
Развијени су нови оператори - предложена је фино градирана турнирска селекција код генетских алгоритама, описане су њене карактеристике и резултати примене.
Предложено је и успешно коришћено кеширање (кеширање јединки и вредности функција циља за тачке простора претраге код генетских алгоритама и код метахеуристике засноване на електромагнетизму).
Осмишљени су и дизајнирани хибридни методи којим се комбинују добре особине различитих приступа и који се често у пракси показују као веома ефикасни за решавање посматраног проблема.

Решавани су и успешно се решавају следеће групе проблема:

локацијски проблеми - проблеми постављања складишта и хабова тако да сви потрошачи буду снадбевени а да трошкови буду минимални;
транспортни проблеми - одређивање оптималног плана обиласка датих локација возилима тако да трошкови буду минимални;
проблеми распоређивања послова - на пример, обезбеђивање брзог преноса датотека кроз рачунарску мрежу;
проблеми доделе - на пример, доделе уређаја локацијама тако да сума производа токова и растојања између њих буде минимална или доделе задатака процесорима тако да укупно време извршавања и комуникације буде минимално;
проблеми избора - на пример, извршити оптималан избор супер-чворова у P2P мрежи;
проблеми партиционисања графова - одређивање максимално балансиране партиције у графу; одређивање максимално повезане партиције у графу;
проблеми бојења графова - једноструко и вишеструко бојење грана графа водећи рачуна о пропусном опсегу;
проблеми партиционисања скупова - подела скупа тако да фамилија фиксираних подскупова тог скупа има максимални број пресека;
проблеми задовољивости - прецизније, проблем вероватносне задовољивости p-SAT;
проблеми дизајна бежичних сензорких мрежа - прецизније, оптимизација потрошње енергије код бежичних сензорских мрежа;
проблеми резоновања заснованог на случајевима;
проблеми димензионе редукције - на пример, одабир атрибута;
проблеми одређивања параметара - на пример, одабир параметара код кернелског учења;
проблеми одређивања значаја атрибута - додељивање тежинских коефицијаната атрибута у процесу класификације података;
итд.

Развијене методе се користе и као помоћни алат при решавању математичких проблема, проблема код графова (нпр. одређивање метричке димензије и одређивање доминације за различите класе графова), проблема ....

Чланови групе за моделирање и оптимизацију интензивно раде и на паралелизацији претходно побројаних метода што укључује и развој метода за дистрибуирану оптимизацију.

Током рада Групе за моделирање и оптимизацију, њени чланови су руководили израдом пет докторских дисертација (са темама из делокруга рада групе) за следеће кандидате: Милена Богдановић (2010), Драган Матић (2013), Зорица Дражић (2014), Александар Картељ (2014) и Бранислава Шандрих (2019).

Чланови ове групе су током свог рада успоставили и и развили сарадњу са истраживачким групама са Technische Universität Wien, Institute of Logic and Computation (руководилац Günther Raidl), са Artificial Intelligence Research Institute (IIIA-CSIC) Barcelona (руководилац Christian Blum), са University Milano – Biccoca (руководилац Paola Bonizzoni) и са истраживачком групом са Универзитета у Бања Луци (руководилац Драган Матић). Успостављена је и дуготрајна квалитена и плодотворна сарадња са колегама са Математичког Института Српске Академије Наука и Уметности, као и са колегама са матичне катедре и са других катедри матичног факултета – нарочито са катедре за Топологију, катедре за Нумеричку математику и оптимизацију и катедре за Вероватноћу и статистику. У оквиру мултидисциплинарног приступа који карактерише истраживања ове групе, успостављена је и развијена сарадња са Центром за хуману молекуларну генетику на Биолошком факултету Универзитета у Београду.

Од 2019. до 2021. године Александар Картељ је са српске стране руководио пројектом "Combinatorial optimization for cancer progression inference and comparison" билатералне сарадње између Италије и Србије, у који су били укључени истраживачи са Универзитета у Београду и са University Milano – Biccoca.
Почев од 2023 године, Владимир Филиповић учествује у реализацији пројекта READ DM1 – “Разумевање динамике експанзије поновљених мотива и фенотипске варијабилности миотоничне дистрофије типа 1 кроз студије на пацијентима, секвенцирање кроз нанопоре и ћелијске моделе” grant number: 7754217, program IDEJE, Republic of Serbia, Ministry of Education, Science, and Technological Development.
У периоду од 2011. до 2020. године, Владимир Филиповић и Александар Картељ учествовали су у реализацији пројекта "Mathematical Models and Optimization Methods for Large-Scale Systems" grant number: 174010, Republic of Serbia, Ministry of Education, Science, and Technological Development.

Научни радови

Монографије

Милутиновић Вељко, Митић Ненад, Картељ Александар и Котлар Милош, Implementation of Machine Learning Algorithms Using Control-Flow and Dataflow Paradigms , IGI Global, 2022. ISBN13: ISBN13: 9781799883500.
Станимировић Зорица, Кратица Јозеф, Филиповић Владимир и Тошић Душан, Еволутивни приступ за решавање хаб-локацијских проблема, Завод за уџбенике, Београд, 2011.

Радови објављени међународним часописима

Đukanović Marko, Kartelj Aleksandar, Blum Christian, Self-adaptive CMSA for solving the multidimensional multi-way number partitioning problem , Expert Systems with Applications, Vol. 232, 2023, DOI: 10.1016/j.eswa.2023.120762. IF2021=8.665, M21 (Q1) in Computer Science, Artificial Intelligence.
Kartelj Aleksandar, Đukanović Marko, RILS-ROLS: robust symbolic regression via iterated local search and ordinary least squares , Journal of Big Data, Vol. 10, No. 1, p. 71, 2023, DOI: 10.1186/s40537-023-00743-2.
Kapunac Stefan, Kartelj Aleksandar, Djukanović Marko, Variable neighborhood search for weighted total domination problem and its application in social network information spreading , Applied Soft Computing, Vol. 143, p. 110387, 2023, DOI: 10.1016/j.asoc.2023.110387.
Kartelj Aleksandar, Grbić Milana, Matić Dragan, Filipović Vladimir, The Roman Domination Number of Some Special Classes of Graphs - Convex Polytopes , Applicable Analysis and Discrete Mathematics - AADM, , Vol. 15, Iss. 2, pp. 393-412, DOI 10.2298/AADM171211019K, 2021.
Grbić Milana, Matić Dragan, Kartelj Aleksandar, Janković Savka, Filipović Vladimir, A three-phase method for identifying functionally related protein groups in weighted PPI networks, Computational Biology and Chemistry 86, DOI 10.1016/j.compbiolchem.2020.107246, 2020.
Kratica Jozef, Matić Dragan, Filipović Vladimir, Weakly convex and convex domination numbers for generalized Petersen and flower snark graphs, Revista de la Unión Matemática Argentina, Vol. 61, Iss. 2, pp. 441-455, 2020.
Grbić Milana, Kartelj Aleksandar, Janković Savka, Matić Dragan, Filipović Vladimir, Variable Neighborhood Search for Partitioning Sparse Biological Networks into the Maximum Edge-Weighted $k$k-Plexes, IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics, Vol. 17, Iss. 5, pp. 1822-1831, DOI 10.1109/TCBB.2019.2898189, 2019.
Filipović Vladimir, Kartelj Aleksandar, Kratica Jozef, Edge metric dimension of some generalized Petersen graphs, Results in Mathematics 74: 182, 2019.
Matić Dragan, Kratica Jozef and Filipović Vladimir, Variable Neighborhood Search for solving Bandwidth Coloring Problem , Computer Science and Information Systems, Vol. 14, Iss. 2, pp. 309-327, 2017.
Kartelj Aleksandar, An Improved Electromagnetism-like Method for Feature Selection, Journal of Multiple Valued Logic and Soft Computing, Vol. 25, Iss. 2/3, pp. 169-187, 2015.
Kartelj Aleksandar, Šurlan Nebojša, Cekić Zoran, Case-based Reasoning and Electromagnetism-like Algorithm in Construction Management, Kybernetes: The International Journal of Systems & Cybernetics, Vol. 42, No. 2, pp. 265-280, 2014.
Dražić Zorica, Savić Aleksandar, Filipović Vladimir, An integer linear formulation for the file transfer scheduling problem, TOP, Vol. 22, Iss. 3, pp. 1062-1073, 2014.
Filipović Vladimir, Kartelj Aleksandar, Matić Dragan, An electromagnetism metaheuristic for solving the Maximum Betweenness Problem , Applied Soft Computing, Vol. 13, Iss. 2, pp. 1303–1313, 2013.
Nikolić Zorana, Brajušković Goran, Savić Dušanka, Kojić Aleksandra, Vujović Vinka, Tomović Saša, Cerović Snežana, Filipović Vladimir, Mišljenović Đuro, Romac Stanka, Assessment of possible association between rs3787016 and prostate cancer risk in Serbian population, International Journal of Clinical and Experimental Medicine, Vol. 6, No. 1, pp. 57-66, 2013.
Kartelj Aleksandar, Mitić Nenad, Filipović Vladimir, Tošić Dušan, Electromagnetism-like Algorithm for Support Vector Machine Parameter Tuning, Soft Computing, Vol. 18, Iss. 10, pp. 1985-1998, 2013.
Savić Aleksandar, Kratica Jozef, Filipović Vladimir, A New Nonlinear Model for the Two-Dimensional Rectangle Packing Problem , Publications de l'Institut Mathématique, Vol. 93, Iss. 107, pp. 95-107, 2013.
Lazović Bojana, Marić Miroslav, Filipović Vladimir, Savić Aleksandar, An integer linear programming formulation and genetic algorithm for the maximum set splitting problem , Publications de l'Institut Mathématique, Vol. 92, Iss. 106, pp. 25-34, 2012.
Kratica Jozef, Kostić Tijana, Tošić Dušan, Dugošija Đorđe, Filipović Vladimir, A genetic algorithm for the routing and carrier selection problem , Computer Science and Information Systems – COMSIS, Vol. 9 No 1, pp. 49-62, 2012.
Filipović Vladimir, Kratica Jozef, Tošić Dušan, Dugošija Đorđe, GA Inspired Heuristic for Uncapacitated Single Allocation Hub Location Problem, Applications of Soft Computing - Advances in Soft Computing, Vol. 58/2009, pp. 149-158, Springer, 2009.
Kratica Jozef, Kojić Jelena, Tošić Dušan, Filipović Vladimir, Dugošija Đorđe, Two Hybrid Genetic Algorithms for Solving the Super-Peer Selection Problem, Applications of Soft Computing - Advances in Soft Computing, Vol. 58/2009, pp. 337-346, Springer, 2009.
Đurić Brankica, Kratica Jozef, Tošić Dušan, Filipović Vladimir, Solving the maximally balanced connected partition problem in graphs by using genetic algorithm, Computing and Informatics, Vol. 27 No 3, pp. 341-354, 2008.
Kratica Jozef, Stanimirović Zorica, Tošić Dušan, Filipović Vladimir, Two Genetic Algorithms for Solving the Uncapacitated Single Allocation p-Hub Median Problem , European Journal of Operational Research – EJOR, 182, pp. 15-28, 2006.
Kratica Jozef, Stanimirović Zorica, Tošić Dušan, Filipović Vladimir, Genetic Algorithm for Solving Uncapacitated Multiple Allocation Hub Location Problem, Computing and Informatics, Vol. 24 No 4, pp. 415-426, 2005.
Filipović Vladimir, Fine-grained Tournament Selection Operator in Genetic Algorithms, Computers and Informatics, Vol. 22, No. 2, pp. 143-162, 2003.
Kratica Jozef, Tošić Dušan, Filipović Vladimir, Ljubić Ivana, A Genetic Algorithm for the Uncapacitated Network Design Problem, Soft Computing in Industry – Recent Applications, pp. 329-338, Springer, 2002.
Kratica Jozef, Tošić Dušan, Filipović Vladimir, Ljubić Ivana, Solving the Simple Plant Location Problem by Genetic Algorithms, RAIRO - Operations Research, Vol. 35, No. 1, pp. 127-142, 2001.

Радови у водећим часописима националног значаја

Ciccolella Simone, Della Vedova Gianluca, Filipović Vladimir, Soto Gomez Mauricio, Three Metaheuristic Approaches for Tumor Phylogeny Inference: An Experimental Comparison, Algorithms, Vol. 16, No. 7, pp. 333, 2023.
Матић Драган, Филиповић Владимир, Савић Александар, Станимировић Зорица, А Genetic Algorithm for Solving Multiple Warehause Layout Problem, Kragujevac Journal of Mathematics, Issue 35 Vol. 1, pp. 119-138, 2011.
Савић Александар, Шукиловић Тијана, Филиповић Владимир, Solving the Two-Dimensional Packing Problem With m-M Calculus , Yugoslav Journal of Operations Research – YUJOR, Vol. 21 No. 1, pp. 93-102, 2011.
Кратица Јозеф, Тошић Душан, Филиповић Владимир, Дугошија Ђорђе, A New Genetic Representation for Quadratic Assignment Problem , Yugoslav Journal of Operations Research – YUJOR, Vol. 21 No. 2, pp. 225-238, 2011.
Картељ Александар, Electromagnetism Metaheuristic Algorithm for Solving The Strong Minimum Energy Topology Problem, , Yugoslav Journal of Operations Research – YUJOR, Vol. 23, pp. 43-57, 2013.

Радови у научним часописима националног значаја

Тошић Душан, Филиповић Владимир, Кратица Јозеф, Using SVG–XML for representation of historical graphical data, Review of the National Center for Digitization, Vol. 9, pp. 39-45, 2006.
Тошић Душан, Филиповић Владимир, Туба Милан, Кратица Јозеф, Potential Role of SMIL in Digitalization of National Heritage, Review of the National Center for Digitization, Vol. 10, pp. 33-39, 2007.
Кратица Јозеф, Савић Александар, Филиповић Владимир, Милановић Марија, Solving the Task Assignment Problem with a Variable Neighborhood Search, Serdica Journal of Computing, Vol. 4 No. 4, pp. 435-446, 2010.
Картељ Александар, Classfication of Smoking Cessation Status Using Various Data Mining Methods, Mathematica Balkanica, Vol. 24, pp. 199-205, 2010.
Филиповић Владимир, An Electromagnetism Metaheuristic for the Uncapacitated Multiple Allocation Hub Location Problem, Serdica Journal of Computing, Vol. 5 No. 3, pp. 261-272, 2011.
Матић Драган, Кратица Јозеф , Филиповић Владимир, Дугошија Ђорђе, Variable neighborhood search for Multiple Level Warehouse Layout Problem , Electronic Notes in Discrete Mathematics, Vol. 39, pp. 161-168, 2012.
Филиповић Владимир, Загарчанин Младен, Тошић Душан, Станишић Сања, Digitalization in the Bar County Museum – Pilot Project, Review of the National Center for Digitization, Vol. 23, pp. 57-66, 2013.
Филиповић Владимир, Optimization, classification and dimensionality reduction in biomedicine and bioinformatics, Biologia Serbica, Vol. 39, No. 1, pp. 83-98, 2017.

Саопштења са међународних научних скупова, штапана у целини

Кратица Јозеф, Филиповић Владимир, Шешум Весна, Тошић Душан, Solving of the uncapacitated warehouse location problem using a simple genetic algorithm, Proceedings of the XIV ECPD International Conference on Material handling and warehousing, pp. 3.33-3.37, Belgrade, 1996.
Филиповић Владимир, Тошић Душан, Урошевић Драган, Кратица Јозеф, General parallel algorithm to the solution of the geophisical inversion problem applied to the transputer system, Proceedings of the VII Conference on Logic and Computer Science LIRA ‘97 - Separate Volume, pp. A3-A8, Novi Sad, Yugoslavia, 1997.
Кратица Јозеф, Тошић Душан, Филиповић Владимир, Љубић Ивана, Genetic Algorithm for Designing a Spread-Spectrum Radar Polyphase Code, Proceedings of the 5th Online World Conference on Soft Computing in Industrial Applications WSC5, pp. 191-197, 2000.
Филиповић Владимир, Кратица Јозеф, Тошић Душан, Љубић Ивана, Fine Grained Tournament Selection for the Simple Plant Location Problem , Proceedings of the 5th Online World Conference on Soft Computing in Industrial Applications WSC5, pp. 152-158, 2000.
Кратица Јозеф, Тошић Душан, Филиповић Владимир, Љубић Ивана, Comparing Performances of Several Algorithms for Solving the Simple Plant Location Problem, Proceedings of the 10th Congress of Yugoslav Mathematicians, Belgrade, Yugoslavia, pp. 337-341, 2001.
Филиповић Владимир, Тошић Душан, Кратица Јозеф, Experimental Results in applying of Fine Grained Tournament Selection, Proceedings of the 10th Congress of Yugoslav Mathematicians, Belgrade, Yugoslavia, pp. 331-336, 2001.
Филиповић Владимир, Тошић Душан, Кратица Јозеф, Parallel Evolutionary Algorithm Web Service, Proceedings of the XXX SYM-OP-IS 2003, pp. 292-295, Herceg Novi, 2003.
Филиповић Владимир, Кратица Јозеф, Савић Александрар, Дугошија Ђорђе, The modification of genetic algorithms for solving the balanced location problem, ACM International Conference Proceeding Series - 5th Balkan Conference in Informatics BCI 2012 , pp. 243-246, 2012.
Картељ Александар, Филиповић Владимир, Милутиновић Вељко, Novel approaches to automated personality classification: Ideas and their potentials, Proceedings of the 35th International Convention MIPRO 2012, pp. 1017 - 1022, 2012.

Саопштења са међународних научних скупова, штапана у изводу

Грбић Милана, Картељ Александар, Матић Драган, Филиповић Владимир, Improving 1NN strategy for classification of some procaryotic organisms, Book of abstracts, Belgrade Bioinformatic Conference (BelBI) 2016, pp. 57-58, Belgrade, 2016.

Саопштења са домаћих научних скупова, штапана у целини

Радојевић Слободан, Вугделија Милан, Кратица Јозеф, Филиповић Владимир, Ограничавање стварања апликативних објеката у производним информационим системима, Зборник радова са 22. JUPITER конференције, ст. 4.13-4.16, Београд, 1996.
Филиповић Владимир, Кратица Јозеф, Радојевић Слободан, Вугделија Милан, Утицај бинарног кодирања на генетске алгоритме за налажење екстремних вредности, Зборник радова са X међународне конференције о индустријским системима, ст. 193-198, Нови Сад, 1996.
Радојевић Слободан, Кратица Јозеф, Вугделија Милан, Филиповић Владимир, Класификација ламбда-нула израза релацијом денотације, Научни симпозијум XXIII YU-SYM-OP-IS, ст. 292-295, Златибор, 1996.
Кратица Јозеф, Радојевић Слободан, Филиповић Владимир, Шћепановић Ана, Примена епсилон-трансформације у проблему претраге дрвета, Међународни научно-развојни симпозијум: Стваралаштво као услов привредног развоја - Нове технологије и технике у служби човека, ст. 2.61-2.66, Београд, 1996.
Филиповић Владимир, Одређивање перформанси генетских алгоритама у теорији и пракси, Пролећна школа о програмским језицима - Текстови предавања, ст. 131-141, Нови Сад, 1997.
Љубић Ивана, Кратица Јозеф, Филиповић Владимир, Примена генетских алгоритама у налажењу минималног Штајнеровог стабла, Proceedings of the Second International Symposium of Industrial Engineering SIE ’98, ст. 277-280, Belgrade, 1998.
Кратица Јозеф, Љубић Ивана, Шешум Весна, Филиповић Владимир, Неке методе за решавање проблема трговачког путника помоћу генетског алгоритма, Proceedings of the Second International Symposium of Industrial Engineering SIE ’98, ст. 281-284, Belgrade, 1998.
Максимовић Дарко, Филиповић Владимир, Софтвер "Лењир и шестар" и његово коришћење у настави математике , Зборник радова са четвртог симпозијума "Математика и примене", ст. 158-169, Београд, 2013.
Матић Драган, Кратица Јозеф, Филиповић Владимир, Побољшавање наставног плана оптимизовањем броја покривених тематских области по семестрима, Трећа математичка конференција Републике Српске - Зборник радова, Том 2, ст. 11-21, Требиње, 2014.

Саопштења са домаћих научних скупова, штапана у изводу

Филиповић Владимир, Реализација једног итеративног метода на транспјутерском систему, Зборник апстраката са симпозијума SINFON ‘94, ст. 41, Златибор, 1994. Рад је проглашен за најбољи у својој секцији.
Филиповић Владимир, Реализација генетског алгоритма, Зборник апстраката са симпозијума SINFON ‘95, ст. 46, Златибор, 1995.
Филиповић Владимир, Тошић Душан, Comparasion of Selection Operators in Genetic Algorithms for the Function Optimization, Abstracts of XI Conference on Applied Mathematics - PRIM ‘96, ст. 94, Budva, 1996.
Фијуљанин Јасмина, Картељ Aлександар, Којић Јелена, Electromagnetism metaheuristic for probabilistic satisfiability problem , Зборник апстраката са симпозијума Вероватносне логике и њене примене, ст. 22-23, Математички Институт САНУ, Београд, 2011.
Картељ Aлександар,Филиповић Владимир, Милутиновић Вељко, Аутоматизована класификација личности, Зборник апстраката са симпозијума YU INFO 2012, ст. 49, Kопаоник, 2012.
Матић Драган, Филиповић Владимир, Кратица Јозеф, Преглед метода за рјешавање проблема максимално балансиране повезане партиције у графу , Четврта математичка конференција Републике Српске - Књига резимеа, ст. 73, Требиње, 2014.
Филиповић Владимир, Картељ Александар, Матић Драган, Примена кеширања у метахеуристици заснованој на електромагнетизму, Пета математичка конференција Републике Српске - Књига резимеа, ст. 42, Требиње, 2015.

Практичан рад

Gecko

Сарадња са инжењерима ове компаније у дизајнирању алгоритма за транспорни проблем.

CeSID

Софтвер за статистичко процесирање и анализу (SPAS).

Узорковање и статистичка анализа на парламентарним и председничким изборима.

Софтвер за аутоматско препознавање анкета (RECO).

Direct Media агенција

Софтвер за оптимизацију улагања у маркетиншким кампањама (MMO)