<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">novtexmech</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Мехатроника, автоматизация, управление</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1684-6427</issn><issn pub-type="epub">2619-1253</issn><publisher><publisher-name>Commercial Publisher «New Technologies»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.17587/mau.17.834-846</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">novtexmech-384</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>МЕТОДЫ КОМБИНАТОРНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>METHODS OF COMBINATORIAL OPTIMIZATION</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Динамическое программирование в задаче маршрутизации: схема независимых вычислений</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Dynamic Programming Method in a Routing Problem: a Scheme of Independent Computations</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Ченцов</surname><given-names>А. Г.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Chentsov</surname><given-names>A. G.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">chentsov@imm.uran.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Григорьев</surname><given-names>А. М.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Grigoryev</surname><given-names>A. M.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">ag@uran.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru">Институт математики и механики имени Н. Н. Красовского УрО РАН; Уральский Федеральный Университет<country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en">N. N. Krasovskii Institute of Mathematics and Mechanics; Ural Federal University<country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-2"><aff xml:lang="ru">Институт математики и механики имени Н. Н. Красовского УрО РАН<country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en">N. N. Krasovskii Institute of Mathematics and Mechanics<country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2016</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>28</day><month>08</month><year>2018</year></pub-date><volume>17</volume><issue>12</issue><fpage>834</fpage><lpage>846</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Commercial Publisher «New Technologies», 2018</copyright-statement><copyright-year>2018</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><license xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice" xlink:type="simple"><license-p>https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/article/view/384">https://mech.novtex.ru/jour/article/view/384</self-uri><abstract><p>Рассматривается реализация схемы независимых вычислений для решения маршрутной задачи с условиями предшествования и (в теоретической части) с функциями стоимости, зависящими от списка заданий. Используется метод динамического программирования. Отдельно рассматривается параллельный алгоритм определения значения задачи (глобальный экстремум) и алгоритм "полного" решения, включающего построение оптимального маршрута. Последний алгоритм реализован на супервычислителе 'Уран" при использовании (конечной) системы узлов, каждый из которых является совокупностью нескольких процессоров. В свою очередь, вся совокупность узлов образует вычислительный кластер. Допускается возможность вычисления некоторых значений функции Беллмана разными процессорами.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>The article is devoted to an implementation of the scheme of independent computations for solving the routing problem with precedence constraints and (in the theoretical part) with the cost functions depending on the list of tasks. The prototype of the considered statement is the well-known intractable traveling salesman problem, however, the considered statement is distinguished by the above-mentioned qualitative features. The problem is solved by the dynamic programming method. It is not necessary to construct the whole array of the values of the Bellman function, which is motivated by a desire to decrease the computational complexity. The parallel algorithm for determining the value of the problem value (the global extremum) and the "complete" solution algorithm, which includes the construction of an optimal route, are treated separately. The latter algorithm was realized on the Uran supercomputer; it made use of the (finite) nodes system. Every node had multiple processors, and the totality of the nodes formed the computational cluster. It was possible for certain values of the Bellman function to be (independently) computed by different processors. The developed methods may be applied to certain problems of the nuclear power generation, including the problem of minimization of the radiation exposure of the staff during the emergency situations, similar to Chernobyl and Fukushima. Another possible application may be connected with machine engineering problems, such as routing of a cutting tool of CNC cutting machines. And the last but not the least, this statement may be used to model many problems in the sea and air transportation, and also certain problems in the airborne wildfire detection.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>динамическое программирование</kwd><kwd>маршрут</kwd><kwd>условия предшествования</kwd><kwd>существенные списки (заданий)</kwd><kwd>слои пространства позиций</kwd><kwd>независимые вычисления</kwd><kwd>функция Беллмана</kwd><kwd>dynamic programming</kwd><kwd>route</kwd><kwd>precedence constraints</kwd><kwd>feasible sets (of tasks)</kwd><kwd>state space layers</kwd><kwd>independent computations</kwd><kwd>Bellman function</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ченцов А. Г., Кошелева М. С. Динамическое программирование в задаче курьера со стоимостями, зависящими от списка заданий // Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. Т. 16, № 4. С. 232-244.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ченцов А. Г., Кошелева М. С. Динамическое программирование в задаче курьера со стоимостями, зависящими от списка заданий // Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. Т. 16, № 4. С. 232-244.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ченцов А. Г. Одна параллельная процедура построения функции Беллмана в обобщенной задаче курьера с внутренними работами // АиТ. 2012. № 3. С. 134-149.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ченцов А. Г. Одна параллельная процедура построения функции Беллмана в обобщенной задаче курьера с внутренними работами // АиТ. 2012. № 3. С. 134-149.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ченцов А. Г. Одна параллельная процедура построения функции Беллмана в обобщенной задаче курьера с внутренними работами // Вестник ЮУрГУ. Сер. Мат. моделирование и программирование. 2012. № 18. Вып. 12. С. 53-76.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ченцов А. Г. Одна параллельная процедура построения функции Беллмана в обобщенной задаче курьера с внутренними работами // Вестник ЮУрГУ. Сер. Мат. моделирование и программирование. 2012. № 18. Вып. 12. С. 53-76.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ташлыков О. Л. Методы оценки и снижения дозовых нагрузок при ремонте АЭС. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ташлыков О. Л. Методы оценки и снижения дозовых нагрузок при ремонте АЭС. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ташлыков О. Л. Дозовые затраты персонала в атомной энергетике. Анализ. Пути снижения. Оптимизация. Saar-1511^0^ Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH &amp; Co. RG, 2011. 232 c.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ташлыков О. Л. Дозовые затраты персонала в атомной энергетике. Анализ. Пути снижения. Оптимизация. Saar-1511^0^ Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH &amp; Co. RG, 2011. 232 c.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Коробкин В. В., Сесекин А. Н., Ташлыков О. Л., Чен-цов А. Г. Методы маршрутизации и их приложения в задачах повышения безопасности и эффективности эксплуатации атомных станций. М.: Новые технологии, 2012. 234 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Коробкин В. В., Сесекин А. Н., Ташлыков О. Л., Чен-цов А. Г. Методы маршрутизации и их приложения в задачах повышения безопасности и эффективности эксплуатации атомных станций. М.: Новые технологии, 2012. 234 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Петунин А. А. О некоторых стратегиях формирования маршрута инструмента при разработке управляющих программ для машин термической резки материала // Вестник УГАТУ. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. 2009. Т. 13. № 2 (35). С. 280-286.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Петунин А. А. О некоторых стратегиях формирования маршрута инструмента при разработке управляющих программ для машин термической резки материала // Вестник УГАТУ. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. 2009. Т. 13. № 2 (35). С. 280-286.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Фроловский В. Д. Автоматизация проектирования управляющих программ тепловой резки металла на оборудовании с ЧПУ // Информационные технологии в проектировании и производстве. 2005. № 4. С. 63-66.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Фроловский В. Д. Автоматизация проектирования управляющих программ тепловой резки металла на оборудовании с ЧПУ // Информационные технологии в проектировании и производстве. 2005. № 4. С. 63-66.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Петунин А. А., Ченцов А. Г., Ченцов П. А. К вопросу о маршрутизации движения инструмента в машинах листовой резки с числовым программным управлением // Науч.-техн. ведомости СПбГПУ. Сер. Информатика. Телекоммуникации. Управление. 2013. № 2 (169). С. 103-111.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Петунин А. А., Ченцов А. Г., Ченцов П. А. К вопросу о маршрутизации движения инструмента в машинах листовой резки с числовым программным управлением // Науч.-техн. ведомости СПбГПУ. Сер. Информатика. Телекоммуникации. Управление. 2013. № 2 (169). С. 103-111.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Меламед И. И., Сергеев С. И., Сигал И. Х. Задача коммивояжера. I. Вопросы теории; II. Точные алгоритмы; III. Приближенные алгоритмы // АиТ. 1989. № 9. C. 3-34; № 10. C. 3-29; № 11. C. 3-26.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Меламед И. И., Сергеев С. И., Сигал И. Х. Задача коммивояжера. I. Вопросы теории; II. Точные алгоритмы; III. Приближенные алгоритмы // АиТ. 1989. № 9. C. 3-34; № 10. C. 3-29; № 11. C. 3-26.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Gutin G., Punnen A. P. The Traveling Salesman Problem and Its Variations // Kluwer. 2002. 830 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Gutin G., Punnen A. P. The Traveling Salesman Problem and Its Variations // Kluwer. 2002. 830 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">William J. Cook. In pursuit of the traveling salesman. Mathematics at the limits of computation. Princeton University Press, NJ. 2012. P. 248.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">William J. Cook. In pursuit of the traveling salesman. Mathematics at the limits of computation. Princeton University Press, NJ. 2012. P. 248.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Литл Дж., Мурти К., Суини Д., Кэрел К. Алгоритм для решения задачи о коммивояжере // Экономика и математические методы. 1965. Т. 1 (Вып. 1). С. 94-107.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Литл Дж., Мурти К., Суини Д., Кэрел К. Алгоритм для решения задачи о коммивояжере // Экономика и математические методы. 1965. Т. 1 (Вып. 1). С. 94-107.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Беллман Р. Применение динамического программирования к задаче о коммивояжере // Кибернет. сборник. Т. 9. М.: Мир, 1964. С. 219-228.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Беллман Р. Применение динамического программирования к задаче о коммивояжере // Кибернет. сборник. Т. 9. М.: Мир, 1964. С. 219-228.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Хелд М., Карп Р. М. Применение динамического программирования к задачам упорядочения // Кибернет. сборник. 1964. Т. 9. С. 202-218.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Хелд М., Карп Р. М. Применение динамического программирования к задачам упорядочения // Кибернет. сборник. 1964. Т. 9. С. 202-218.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ченцов А. Г. Экстремальные задачи маршрутизации и распределения заданий: вопросы теории. М., Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика", 2008. 240 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ченцов А. Г. Экстремальные задачи маршрутизации и распределения заданий: вопросы теории. М., Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика", 2008. 240 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit18"><label>18</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Куратовский К., Мостовский А. Теория множеств. М.: Мир. 1970. 416 c.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Куратовский К., Мостовский А. Теория множеств. М.: Мир. 1970. 416 c.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit19"><label>19</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Дьедонне Ж. Основы современного анализа. М.: Мир, 1964. 430 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Дьедонне Ж. Основы современного анализа. М.: Мир, 1964. 430 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit20"><label>20</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Кормен Т., Лейзерсон Ч., Ривест Р. Алгоритмы: построение и анализ. М.: МЦНМО, 1990. 960 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Кормен Т., Лейзерсон Ч., Ривест Р. Алгоритмы: построение и анализ. М.: МЦНМО, 1990. 960 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit21"><label>21</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ченцов А. А., Ченцов А. Г., Ченцов П. А. Элементы динамического программирования в экстремальных задачах маршрутизации // Проблемы управления. 2013. № 5. С. 12-21.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ченцов А. А., Ченцов А. Г., Ченцов П. А. Элементы динамического программирования в экстремальных задачах маршрутизации // Проблемы управления. 2013. № 5. С. 12-21.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit22"><label>22</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ченцов А. Г. Задача последовательного обхода мегаполисов с условиями предшествования // АиТ. 2014. № 4. С. 170-190.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ченцов А. Г. Задача последовательного обхода мегаполисов с условиями предшествования // АиТ. 2014. № 4. С. 170-190.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit23"><label>23</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ченцов А. Г. К вопросу о маршрутизации комплексов работ // Вестник Удм. ун-та. Математика. Механика. Комп. науки. 2013. № 1. С. 59-82.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ченцов А. Г. К вопросу о маршрутизации комплексов работ // Вестник Удм. ун-та. Математика. Механика. Комп. науки. 2013. № 1. С. 59-82.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit24"><label>24</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ченцов А. Г., Ченцов А. А. К вопросу о нахождении значения маршрутной задачи с ограничениями // Проблемы управления и информатики. 2016. № 1. С. 41-54.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ченцов А. Г., Ченцов А. А. К вопросу о нахождении значения маршрутной задачи с ограничениями // Проблемы управления и информатики. 2016. № 1. С. 41-54.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
