Fachbuch, 2007
64 Seiten
1. Der bisherige Forschungsstand
1.1. Komplexitätstheorie und „Meilensteine“
1.2. Das Näherungsverfahren CONCORDE
2. Ergebnisse I Allgemeine Grundlagen
2.1. Die äußere Reihenfolge
2.2. Klassische und nichtklassische Traveling Salesman Probleme (TSP´s) , Kosten und Kausalität
2.3. Enumeration: die Wahl der minimalsten Struktur kann in die Irren führen
2.4. Aufwandsberechnung und die Ankerung von „Orten“
2.5. TSPLIB und CONCORDE
3. Ergebnisse II Geometrisch-geographische Systeme und das Gegenteil
3.1. Lösung euklidischer TSP`s
3.1.1. Das euklidische TSP als Naturgesetz
3.1.2. Die wahllose Veränderung der Grunddaten
3.2. Lösung allgemeiner TSP`s
3.2.1 TSP`s und reale Entfernungstabellen
3.2.2. Symmetrische und unsymmetrische Entfernungstabellen
3.3. Vergleich der Lösungen euklidischer und realer TSP`s
3.4. „Lösung“ allgemeiner TSP`s mit Wegekreuzungen
3.5. Chaotische Systeme
4. Ergebnisse III Verfahrensgrundlagen
4.1. Richtungen
4.2. Kommutativität
4.3. Parallelität
4.4. Zeitaspekte
Das Ziel der Arbeit ist die kritische Auseinandersetzung mit der gängigen Forschung zum Traveling Salesman Problem (TSP), um aufzuzeigen, dass bisherige Näherungsverfahren oft keine beweisbaren Optima liefern. Der Autor leitet ein eigenes, algorithmisch exaktes Lösungsverfahren her, das geometrisch-geografische Kausalitäten nutzt, um das Problem effizienter und nachvollziehbarer zu lösen als bestehende Ansätze.
1.1. Komplexitätstheorie und „Meilensteine“
Die zweifelsohne bekannteste Aufgabenstellung innerhalb der kombinatorischen Optimierung ist das Traveling Salesman Problem (TSP)(Problem des Handlungsreisenden, Rundreiseproblem). Dabei soll ein Handlungsreisender eine bestimmte Anzahl anzufahrender Städte so miteinander verbinden, dass die abgefahrene Gesamtstrecke die minimalste überhaupt ist. Der Handlungsreisende beginnt seine Fahrt an seinem Ausgangsort, besucht die anderen Orte genau einmal und kehrt dann wieder zu seinem Ausgangsort zurück. Die vorstehende klassische Definition bzw. Problembeschreibung des TSP wurde bewußt als Minimierungsaufgabe und unter Hinzuziehung von Entfernungen gewählt. Denkt man beispielsweise an die Maximierung z.B. von Gewinneinheiten statt der Minimierung von Entfernungen, so - dies wird in diesem Buch beschrieben - reicht das Herumdrehen der Kleiner-Bedingung nicht aus.
Bislang mußte das TSP - trotz jahrzehntelanger Erforschung durch Fachleute an Universitäten, Instituten und Firmen - als ungelöst betrachtet werden, wobei sich die Unlösbarkeit genau genommen auf die Zeit bezieht, ein TSP überhaupt lösen zu können. Je größer die Aufgabenstellung, desto unmöglicher war die Berechnung der konkreten Lösung mittels der Aufzählung aller Kombinationsmöglichkeiten (vollständige Enumeration). Auch mit den leistungsfähigsten Rechnern weltweit war und ist dies in nur einem extrem kleinen Rahmen möglich.
Man behalf und behilft sich daher mit Näherungsverfahren, welche allerdings nicht in der Lage sind, die berechnete Minimalstreihenfolge nachzuweisen. Bei zahlreichen Näherungsverfahren wird zudem darauf hingewiesen, dass die mit diesen Verfahren erzeugten Lösungen nur um einige Prozent schlechter sind als das wirkliche Optimum (Minimum). Es dürfte ausreichend sein festzustellen, dass derartige Aussagen den Bereich der Spekulation betreten. Es ergibt sich von selbst, dass konkrete Aussagen über die Güte einer Lösung nur dann zuverlässig sind, wenn das Optimum tatsächlich bekannt ist. Tatsächlich wiederum heißt, dass das Optimum nachzuweisen ist.
1. Der bisherige Forschungsstand: Diskutiert die Grenzen der klassischen Komplexitätstheorie und die methodischen Schwächen bekannter Näherungsverfahren wie CONCORDE.
2. Ergebnisse I Allgemeine Grundlagen: Führt die methodischen Grundlagen ein, insbesondere die Bedeutung der äußeren Reihenfolge und die neue Aufwandsberechnung.
3. Ergebnisse II Geometrisch-geographische Systeme und das Gegenteil: Analysiert den Unterschied zwischen euklidisch-kausalen Systemen und realen, oft unsymmetrischen Entfernungstabellen.
4. Ergebnisse III Verfahrensgrundlagen: Erläutert die mathematischen Anforderungen an das Lösungsverfahren, wie Richtungsabhängigkeiten, Kommutativität und Parallelität.
Traveling Salesman Problem, TSP, Kombinatorische Optimierung, Minimalstreihenfolge, Aufwandsberechnung, Euklidische Metrik, CONCORDE, TSPLIB, Geometrische Systeme, Rundreiseproblem, Enumeration, Algorithmen, Praxisrelevanz, Kausalität, Komplexitätstheorie
Die Arbeit hinterfragt die Unlösbarkeits-Dogmen der modernen Informatik zum TSP und präsentiert ein eigenes Verfahren zur exakten und beweisbaren Lösung des Problems.
Die Arbeit behandelt die mathematische Optimierung von Routen unter Berücksichtigung von euklidischen Distanzen sowie realen, oft komplexeren infrastrukturellen Anforderungen.
Die Arbeit fragt, ob das TSP trotz der geltenden Komplexitätstheorie mit einem beweisbaren Verfahren effizient gelöst werden kann, sofern man die geometrisch-geografischen Strukturen korrekt analysiert.
Der Autor verwendet eine deduktive Herleitung mittels "Aufwandsberechnung" und "Minimal-Ankerung" von Orten, anstatt sich auf rein heuristische Schätzverfahren zu verlassen.
Der Hauptteil unterscheidet detailliert zwischen euklidischen "Naturgesetzen" in der Geometrie und chaotischen Systemen, die in praxisfernen akademischen Modellen entstehen.
Praxisrelevanz, Beweisbarkeit des Minimums, euklidische Kausalität und die Kritik an einer "chaotischen Informationsvielfalt" der Forschung.
Das Problem über 26 europäische Städte konnte bisher mathematisch nicht exakt bewiesen werden; der Autor kritisiert die existierenden Lösungsversuche als geographisch inkonsistent.
Laut Autor liefern diese Programme oft "Ankerfehler" und Wegekreuzungen, die in einer euklidisch-geometrischen, minimalen Lösung nicht existieren dürften.
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