Banca de DEFESA: FLAVIA JANINE ROSANTE BEO

Uma banca de DEFESA de MESTRADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : FLAVIA JANINE ROSANTE BEO
DATA : 16/12/2020
HORA: 09:00
LOCAL: por participação remota
TÍTULO:

Aprendizado de Máquina Quântica com Rede Neural Artificial Aplicado ao Problema de Coloração de Grafos

PÁGINAS: 120
RESUMO:

O problema de coloração de grafos consiste em atribuir cores a certos elementos de um grafo, sujeito a determinadas condições. Ao se caracterizar como um problema de otimização combinatória, ele possui aplicabilidade a uma vasta gama de áreas que envolvem particionamento e conflitos, compreendendo escalonamentos e alocações diversas, como, por exemplo, de tarefas, canais, redes, eventos e rotas. Inicialmente solucionado por algoritmos exatos, capazes de fornecer a solução ótima, estes se mostraram ineficientes na resolução de problemas de coloração de grafos de alta complexidade, sendo incapazes de fornecer soluções em um tempo computacional aceitável. Assim, técnicas de Inteligência Artificial foram aplicadas com sucesso a instâncias complexas deste problema nas últimas décadas. A Computação Quântica, tem se mostrado nos últimos anos uma possível alternativa viável e eficiente na resolução de problemas complexos diversos, com aplicações futuras na simulação e otimização em diferentes áreas, como medicina, transporte, finanças e segurança cibernética. Dentro deste contexto, esta pesquisa envolve a simulação da execução de um algoritmo de Inteligência Artificial em um computador quântico para a resolução de um problema de coloração de grafos, constituindo, portanto, um algoritmo híbrido. O intuito é demonstrar o ganho em performance, relacionada a diferentes métricas, como o tempo de execução do algoritmo implementado e a qualidade da solução por ele encontrada, ambos relacionados à simulação do seu funcionamento em um computador quântico. A técnica de Inteligência Artificial utilizada foi uma Rede Neural Artificial, que tem sido aplicada com sucesso nas últimas décadas a problemas de otimização combinatória de diversas áreas, como telecomunicações, medicina, gestão, segurança e previsão. Os experimentos foram realizados no IBM Q Experience, uma plataforma online que disponibiliza o acesso a um conjunto de protótipos de processadores quânticos da IBM, por meio da computação em nuvem. Os resultados obtidos foram comparados aos da rede neural utilizada, aplicada anteriormente ao problema de coloração de grafos na literatura, e implementada em um computador clássico, de acordo com determinadas métricas. O problema considerado, constituído por um grafo com 4 vértices, demonstrou o potencial do algoritmo híbrido quântico proposto na resolução de um problema de otimização combinatória, o qual obteve resultados superiores em relação àqueles apresentados pela rede neural artificial utilizada, implementada em um computador clássico, com relação ao tempo de processamento e à acurácia da rede neural considerada. Esta pesquisa também discutiu como minimizar futuramente as limitações ainda apresentadas por um computador quântico na resolução do problema de coloração de grafos, a qual pode ser estendida a outros problemas de otimização combinatória, para instâncias maiores.

MEMBROS DA BANCA:
Presidente - Interno ao Programa - 1762420 - KARLA VITTORI
Membro Titular - Examinador(a) Interno ao Programa - 1672965 - EDSON PINHEIRO PIMENTEL
Membro Titular - Examinador(a) Externo ao Programa - 3065679 - BRENO MARQUES GONCALVES TEIXEIRA
Membro Suplente - Examinador(a) Interno ao Programa - 1918407 - DEBORA MARIA ROSSI DE MEDEIROS