Algoritma WOA (Whale Optimization Algorithm)


Algoritma WOA (Whale Optimization Algorithm) adalah salah satu algoritma optimasi yang dapat digunakan untuk pengambilan keputusan. Contoh yang dibahas kali ini adalah mengenai pencarian posisi dengan pengembalian nilai fungsi maksimal.
Algoritma ini terinspirasi dari spesies Humpback Whale dalam menangkap mangsa. Teknik yang paling umum dikenal adalah teknik bubble net. Sekumpulan whale akan mengelilingi target mangsa sambil mengeluarkan bubble. Diameter keliling ini akan semakin lama semakin kecil untuk mempersempit ruang gerak target, dan bubble yang dikeluarkan akan menjadi jaring untuk menangkap mangsa. Kemudian salah satu whale akan berenang keatas melewati jaring bubble dan menangkap semua mangsa yang terjaring sebelumnya.



Diasumsikan ada sebaran titik 2 dimensi antara -2 sampai dengan 2
Fungsi yang diketahui adalah fungsi Himmelblau, dengan rumus f(x, y) = (x^2+y-11)^2 + (x+y^2-7)^2
Tentukan posisi dimana fungsi tersebut mengembalikan nilai maksimal



Fungsi Himmelblau adalah salah satu fungsi yang dapat digunakan untuk mengoptimasi suatu permasalahan. Fungsi ini memiliki sebuah nilai maksimum pada x = -0.270845, and y = -0.923039 dengan nilai fungsi sebesar f(x,y) = 181.617, dengan asumsi bahwa rentang minimal dan maksimal dari sebaran titik adalah -2 sampai dengan 2

Grafik fungsi Himmelblau yang normal, atau untuk sebaran titik tak terbatas adalah sebagai berikut.
Grafik Himmelblau

Sedangkan Grafik fungsi Himmelblau untuk sebaran titik dengan rentang minimal -2 dan maksimal 2 adalah sebagai berikut.
Grafik Himmelblau -2sd2
Dapat dilihat bahwa pada gambar tersebut, didapatkan area dengan titik tertinggi (berwarna merah) berada pada area x = -0, and y = -1, dimana titik tersebut mengembalikan nilai fungsi tertinggi. Oleh sebab itu digunakan algoritma ini untuk mencari titik di area berwarna merah tersebut.



Sebelum masuk kedalam langkah-langkah pembahasan algoritma, ada beberapa konstanta atau parameter yang harus diketahui, yaitu:
* Tentukan dimensi permasalahan dalam sebuah solusi
Diasumsikan dalam kasus ini, dimensi bernilai 2 karena ada 2 dimensi yang akan dicari solusinya yaitu x dan y

* Tentukan posisi minimal dan maksimal dari fungsi yang akan dihitung
Jika tidak ada batasan posisi, tentu saja posisi yang mendekati tak terhingga akan terpilih karena akan mengembalikan nilai fungsi yang sangat besar
Diasumsikan dalam kasus ini, posisi minimal adalah -2, dan posisi maksimal adalah +2

* Tentukan jumlah iterasi yang digunakan dalam perhitungan
Diasumsikan dalam kasus ini, jumlah iterasi adalah 500 kali

* Tentukan jumlah Whale yang digunakan
Diasumsikan dalam kasus ini, jumlah Whale adalah 20 Whale


Langkah-langkah penggunaan algoritma ini adalah

* Lakukan proses pencarian posisi terbaik
Penjelasan lebih detail tentang fungsi ini dapat dilihat pada penjelasan skrip dibawah ini (poin 1 – 2)

Memasuki perhitungan pada fungsi WOA

* Inisialisasi Whale yang digunakan sebanyak parameter jumlah Whale

1. Lakukan perulangan sebanyak jumlah Whale (poin 1a – 1b)

1a. Beri posisi acak pada masing-masing Whale sebanyak jumlah dimensi
Kemudian hitung nilai fungsi pada posisi tersebut
Penjelasan lebih detail tentang fungsi ini dapat dilihat pada penjelasan skrip dibawah ini

* Gunakan fungsi ini untuk menghitung nilai fungsi yang diinginkan
Fungsi yang diketahui adalah fungsi Himmelblau, dengan rumus f(x, y) = (x^2+y-11)^2 + (x+y^2-7)^2

1b. Ambil posisi Whale terbaik sebagai posisi terbaik sementara

* Lakukan proses pencarian posisi terbaik (poin 2)

2. Lakukan proses perhitungan sebanyak jumlah iterasi (poin 2a – 2b)

2b. Lakukan perhitungan pada masing-masing whale (poin 2b1 – 2b5)

2b1. Tentukan koefisien A dan C untuk digunakan dalam proses pembuatan bubble net

2b2. Tentukan koefisien b dan l untuk digunakan dalam proses menangkap mangsa

2b3. Lakukan perhitungan pada masing-masing dimensi (poin 2b3a – 2b3b)

* Jika nilai acak kurang dari 0.5, maka lakukan proses pembuatan bubble net

2b3a. Jika nilai A lebih dari 1,
maka whale terpilih akan berpindah menuju tempat whale lain untuk membuat bubble net

2b3b. Jika nilai A kurang dari 1,
maka whale terpilih akan berpindah menuju tempat whale terbaik untuk membuat bubble net

* Jika nilai acak lebih dari 0.5, maka lakukan proses penangkapan mangsa
whale terpilih akan bergerak menuju posisi terbaik untuk menangkap mangsa

2b3c. Jika posisi Whale tersebut ternyata diluar batas posisi yang diperbolehkan,
maka kembalikan nilainya agar masuk dalam batas tersebut

2b4. Hitung nilai fungsi pada Whale tersebut

2b5. Jika nilai fungsi terbaik pada Whale tersebut ternyata lebih baik dari nilai fungsi secara umum,
maka ambil posisi terbaik Whale tersebut sebagai posisi terbaik

* Agar dapat menjalankan skrip diatas, maka diperlukan sebuah Class Whale untuk menampung semua data posisi dan nilai fungsinya. Deklarasi Class Whale adalah sebagai berikut:


Hasil akhir adalah: (klik untuk perbesar gambar)

cmd110


Contoh modul / source code dalam bahasa VB (Visual Basic) dapat didownload disini:



Jika membutuhkan jasa kami dalam pembuatan program, keterangan selanjutnya dapat dilihat di Fasilitas dan Harga
Jika ada yang kurang paham dengan langkah-langkah algoritma diatas, silahkan berikan komentar Anda.
Selamat mencoba.

Tinggalkan sebuah komentar

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *