Lista de software de optimización

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Dada una transformación entre los valores de entrada y salida, descrita por una función matemática f , la optimización se ocupa de generar y seleccionar la mejor solución de algún conjunto de alternativas disponibles, eligiendo sistemáticamente valores de entrada dentro de un conjunto permitido, calculando la salida de la función, y registrar los mejores valores de salida encontrados durante el proceso. Muchos problemas del mundo real se pueden modelar de esta manera. Por ejemplo, las entradas pueden ser parámetros de diseño de un motor, la salida puede ser el consumo de energía o las entradas pueden ser opciones comerciales y la salida puede ser la ganancia obtenida.

Un problema de optimización , en este caso un problema de minimización, se puede representar de la siguiente manera

Dado: una función f  : A R de algún conjunto A a los números reales${\displaystyle \to }$

Búsqueda de: un elemento x ₀ en A tal que f ( x ₀ ) ≤ f ( x ) para todo x en A .

En la optimización continua, A es algún subconjunto del espacio euclidiano R ⁿ , a menudo especificado por un conjunto de restricciones , igualdades o desigualdades que los miembros de A deben satisfacer. En la optimización combinatoria, A es un subconjunto de un espacio discreto, como cadenas binarias, permutaciones o conjuntos de números enteros.

El uso de software de optimización requiere que la función f esté definida en un lenguaje de programación adecuado y conectada en tiempo de compilación o ejecución al software de optimización. El software de optimización entregará valores de entrada en A , y el módulo de software se dará cuenta de que f entregará el valor calculado f ( x ) y, en algunos casos, información adicional sobre la función como derivadas.

De esta manera, se obtiene una clara separación de preocupaciones: diferentes módulos de software de optimización se pueden probar fácilmente en la misma función f , o se puede usar un software de optimización dado para diferentes funciones f .

Las siguientes tablas proporcionan una lista de software de optimización notable organizado según la licencia y el tipo de modelo comercial.

Software gratuito y de código abierto

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Aplicaciones

Nombre	Licencia	Descripción
ADMB	BSD	un marco de optimización no lineal , utilizando la diferenciación automática .
ASCENDER	GPL	un sistema de modelado de procesos químicos de modelado matemático .
Más lindo	GPL	un entorno de prueba de optimización y de álgebra lineal solucionadores .
GNU Octave	GPL	un paquete de software con un lenguaje de programación de alto nivel, destinado principalmente a cálculos numéricos; Alternativa gratuita reconocida a MATLAB .
Comunidad de motores Octeract	Octeract EULA	Un solucionador de MINLP global determinista paralelo. Octeract Engine Community es una versión completa del solucionador de uso gratuito para cualquier propósito.
Scilab	CeCILL	un paquete computacional numérico multiplataforma y un lenguaje de programación de alto nivel orientado numéricamente con un marco de optimización numérico gratuito.

Bibliotecas de software

Nombre	Licencia	Descripción
ALGLIB	GPL	biblioteca de optimización no lineal con licencia dual (GPL / comercial) (problemas sin restricciones, de caja, lineales, no lineales restringidos, no lineales y QP), opcionalmente usando la diferenciación automática . Lenguaje cruzado: C ++, C #.
COIN-OR	EPL 1.0	programación entera, programación lineal, programación no lineal
Dlib	Aumente la licencia del software	Librería de optimización QP sin restricciones / con restricciones de caja no lineal / escrita en C ++ .
GEKKO	Licencia MIT	aprendizaje automático y optimización de ecuaciones algebraicas diferenciales y enteras mixtas en Python.
GLPK	GPL	Kit de programación lineal GNU, API C.
IPOPT	EPL (anteriormente CPL )	un optimizador no lineal a gran escala para sistemas continuos (requiere gradiente), C ++ (anteriormente Fortran y C ). Se convirtió en parte de COIN-OR. [1]
MIDACO	Doble (comercial, BY-NC-ND)	una herramienta de software liviana para la optimización de uno o varios objetivos basada en la computación evolutiva . Escrito en C / C ++ y Fortran con pasarelas a Excel, VBA, Java, Python, Matlab, Octave, R, C # y Julia.
MINUIT  (ahora MINUIT2)	LGPL	un optimizador ilimitado desarrollado internamente en el CERN .
OpenMDAO	Licencia Apache	un marco multidisciplinario de diseño, análisis y optimización (MDAO) , escrito en Python . El desarrollo se lleva a cabo desde el Centro de Investigación Glenn de la NASA , con el apoyo del Centro de Investigación Langley de la NASA .
OptaPlanner	Licencia Apache	un solucionador de restricciones de Java con heurística de construcción y metaheurística. Se integra con Spring Boot y Quarkus . También funciona con Kotlin y Scala .
Ciencia	BSD	un paquete numérico general para Python, con cierto soporte para la optimización.

Software propietario

• AIMMS : sistema de modelado de optimización, incluidas las instalaciones de construcción de GUI.
• ALGLIB : biblioteca de optimización cuadrática y no lineal restringida con licencia dual (GPL / comercial) con interfaces C ++ y C #.
• Altair HyperStudy : diseño de experimentos y optimización del diseño multidisciplinario.
• AMPL : lenguaje de modelado para optimización lineal, mixta de enteros y no lineales a gran escala.
• ANTIGONE : un solucionador de MINLP de optimización global determinista .
• APMonitor : lenguaje de modelado y paquete de optimización para ecuaciones de gran escala, no lineales, enteras mixtas, diferenciales y algebraicas con interfaces para MATLAB, Python y Julia.
• Artelys Knitro : optimización no lineal a gran escala para programación continua y de enteros mixtos.
• ASTOS - Software de optimización de trayectoria AeroSpace para problemas aeroespaciales genéricos, de reentrada y de lanzamiento.
• BARON : optimización de problemas algebraicos no lineales y no lineales de enteros mixtos.
• COMSOL Multiphysics : un software multiplataforma de análisis de elementos finitos , solucionador y simulación multifísica .
• CPLEX : programación entera, lineal y cuadrática.
• FEATool Multiphysics - Caja de herramientas FEA GUI para MATLAB
• FICO Xpress : programación entera, lineal, cuadrática y no lineal.
• FortMP : programación entera, lineal y cuadrática.
• FortSP : programación estocástica.
• GAMS - Sistema de modelado algebraico general.
• Gurobi : programación entera, lineal y cuadrática.
• HEEDS MDO : optimización de diseño multidisciplinar utilizando SHERPA, un algoritmo de optimización híbrido y adaptativo.
• Bibliotecas numéricas IMSL: algoritmos de optimización QP y LP lineales, cuadráticos, no lineales y dispersos implementados en lenguajes de programación estándar C, Java, C # .NET, Fortran y Python.
• IOSO - (Optimización indirecta sobre la base de la autoorganización ) una tecnología de optimización no lineal multiobjetivo y multidimensional.
• Kimeme : una plataforma abierta para la optimización multiobjetivo y la optimización del diseño multidisciplinario.
• LINDO - (Optimizador lineal, interactivo y discreto) un paquete de software para programación lineal, programación de enteros, programación no lineal , programación estocástica y optimización global. El "¡Qué es lo mejor!" El complemento de Excel realiza una optimización lineal, entera y no lineal mediante LINDO.
• LIONsolver - un software integrado para la minería de datos , análisis , modelado L ganancia y me nteLigente O ptimizatio N y reactiva inteligencia empresarial enfoque.
• modeFRONTIER : una plataforma de integración para la optimización multiobjetivo y multidisciplinar, que proporciona un acoplamiento perfecto con herramientas de ingeniería de terceros, permite la automatización del proceso de simulación de diseño y facilita la toma de decisiones analíticas.
• Maple : optimización lineal, cuadrática y no lineal, continua y entera. Restringido y sin restricciones. Optimización global con caja de herramientas adicional.
• MATLAB : problemas lineales, enteros, cuadráticos y no lineales con Optimization Toolbox ; múltiples máximos, múltiples mínimos y problemas de optimización no uniforme; estimación y optimización de parámetros del modelo.
• MIDACO una herramienta de software liviana para la optimización de uno o varios objetivos basada en la computación evolutiva . Escrito en C / C ++ y Fortran con pasarelas a Excel, VBA, Java, Python, Matlab, Octave, R, C # y Julia.
• Mathematica : optimización multivariante restringida y no restringida a gran escala, lineal, cuadrática y no lineal, continua y entera.
• ModelCenter : un entorno gráfico para la integración, la automatización y la optimización del diseño.
• MOSEK : optimización lineal, cuadrática, cónica y convexa, no lineal, continua y entera.
• NAG - lineal, cuadrática, no lineal, sumas de cuadrados de funciones lineales o no lineales; lineal, lineal disperso, no lineal, acotado o sin restricciones; optimización local y global; problemas continuos o enteros.
• NMath : programación lineal, cuadrática y no lineal.
• Octeract Engine : un solucionador de MINLP de optimización global determinista . Octeract Engine Community es de uso gratuito y existen planes de pago para funciones adicionales.
• OptimJ : lenguaje de modelado basado en Java. Premium Edition incluye soporte para solucionadores Gurobi, Mosek y CPLEX.
• Plataforma Optimus : una plataforma de optimización de diseño e integración de procesos desarrollada por Noesis Solutions.
• optiSLang : soluciones de software para análisis de sensibilidad, optimización y evaluación de robustez basados ​​en CAE.
• OptiY : un entorno de diseño que proporciona estrategias de optimización modernas y algoritmos probabilísticos de vanguardia para la incertidumbre, la confiabilidad, la robustez, el análisis de sensibilidad, la minería de datos y el metamodelado.
• OptiStruct : tecnología CAE galardonada para la síntesis del diseño conceptual y la optimización estructural.
• PottersWheel : estimación de parámetros en ecuaciones diferenciales ordinarias (caja de herramientas MATLAB, gratuita para uso académico).
• pSeven - plataforma de software para la automatización de simulación y análisis de ingeniería, optimización multidisciplinar y minería de datos, desarrollada por DATADVANCE .
• SAS : un paquete de software desarrollado por SAS Institute para análisis avanzado (estadísticas, pronóstico, aprendizaje automático, optimización, etc.), inteligencia empresarial, inteligencia del cliente, gestión de datos, gestión de riesgos y muchos más.
• SmartDO : optimización de diseño global multidisciplinar, especializado en ingeniería asistida por ordenador (CAE). utilizando los enfoques de búsqueda global directa.
• SNOPT : problemas de optimización a gran escala.
• Unscrambler X: software de formulación de productos y optimización de procesos.
• TOMLAB : admite optimización global, programación de enteros, todo tipo de mínimos cuadrados, programación lineal, cuadrática y sin restricciones para MATLAB . TOMLAB admite solucionadores como Gurobi , CPLEX , SNOPT , KNITRO y MIDACO .
• VisSim : un lenguaje de diagrama de bloques visual para la simulación y optimización de sistemas dinámicos .
• WORHP : un solucionador disperso a gran escala para una optimización no lineal continua.

Freeware / gratis para uso académico

• OBJETIVOS
• AMPL
• APMonitor : gratuito para uso académico y comercial por igual, con integraciones de Julia , Python y MATLAB .
• ASTOS
• CPLEX
• Couenne : un solucionador de código abierto para la optimización global determinista de MINLP con licencia Eclipse Public License.
• FICO Xpress
• Biblioteca Galahad
• Python GEKKO
• Gurobi
• LIONsolver
• MIDACO : un paquete de software para la optimización numérica basado en la computación evolutiva .
• MINTO : solucionador de programación de enteros que utiliza un algoritmo de bifurcación y enlace; freeware para uso personal.
• MOSEK : un software de optimización a gran escala. Resuelve optimización lineal, cuadrática, cónica y convexa, no lineal, continua y entera.
• OptimJ : lenguaje de modelado basado en Java; la edición gratuita incluye soporte para formatos de archivo lp_solve, GLPK y LP o MPS .
• PottersWheel : estimación de parámetros en ecuaciones diferenciales ordinarias (caja de herramientas MATLAB gratuita para uso académico).
• SCIP : gratuito para miembros de instituciones académicas y no comerciales, con fines de investigación.
• WORHP

Ver también

• Comparación de software de optimización
• Lista de sistemas de álgebra informática
• Lista de lenguajes de programación de restricciones
• Lista de bibliotecas numéricas
• Lista de algoritmos de optimización
• Lista de solucionadores SMT

Referencias

1. "Proyectos" . COIN-OR: Infraestructura Computacional para Investigación Operativa . 8 de octubre de 2014 . Consultado el 10 de marzo de 2021 .