AMPL (programovací jazyk)

AMPL (zkratka pro A Mathematical Programming Language) je vysokoúrovňový jazyk pro algebraické modelování a reprezentaci rozsáhlých problémů vysoké složitosti. AMPL byl vyvinut Robertem Fourerem, Davidem Gayem a Brianem Kernighanem v Bell Laboratories v roce 1985 k popisu a řešení složitých problémů optimalizace a plánování. Autoři AMPL získali v roce 1993 cenu Americké společnosti pro operační výzkum. AMPL neřeší problémy přímo, ale vyvolává vhodné externí "řešiče" jak open source, tak komerční (CBC, CPLEX, FortMP, MINOS, IPOPT, SNOPT, KNITRO a LGO). Problémy se předávají řešitelům ve formě nl-souborů. AMPL používá více než 200 firemních klientů, stejně jako vládní agentury a akademické instituce. Jednou z výhod AMPL je podobnost jeho syntaxe s matematickým zápisem optimalizačních problémů. To umožňuje velmi stručnou a snadno čitelnou definici optimalizačního problému. Mnoho moderních řešitelů dostupných na serveru NEOS (dříve hostovaném v Argonne National Laboratory, nyní hostovaném na University of Wisconsin, Madison University of Wisconsin, Madison[3]) přijímá vstup AMPL. Podle statistik NEOS je AMPL nejoblíbenějším formátem pro prezentaci problémů matematického programování.

Funkce

AMPL kombinuje deklarativní a imperativní styly programování. Optimalizační modely jsou formulovány pomocí prvků deklarativního jazyka: množin, skalárních a vícerozměrných parametrů, rozhodovacích proměnných, objektivních funkcí a omezení, které umožňují stručně popsat většinu problémů v oblasti matematické optimalizace. Procedury a operátory dostupné v AMPL vám umožňují: - vyměňovat si data s externími datovými zdroji, jako jsou tabulky, databáze, XML, CSV a textové soubory; - Provádět předběžné a následné zpracování dat optimalizačního modelu; - Nasadit hybridní algoritmy k řešení typů problémů, pro které neexistují přímí efektivní řešitelé; - Oddělený model a data, což výrazně zjednodušuje opětovné použití modelů a řešení a zjednodušuje konstrukci rozsáhlých optimalizačních problémů;

AMPL podporuje širokou škálu typů úloh, včetně:

• Lineární programování
• Kvadratické programování
• Nelineární programování
• Programování smíšených celých čísel
• Smíšené celočíselné kvadratické programování s konvexními kvadratickými omezeními nebo bez nich
• Smíšené celočíselné nelineární programování
• Programování kužele druhého řádu
• Globální optimalizace
• Polodefiniční programovací úlohy s bilineárními maticovými nerovnostmi
• Problémy teorie komplementarity (MPEC) v diskrétních nebo spojitých proměnných
• Omezené programování [1]

• Uživatel může proces řešení kdykoli přerušit
• Chyby řešitele nemají vliv na interpret
• 32bitovou verzi AMPL lze použít s 64bitovým řešičem a naopak.

Interakce s řešitelem probíhá přes dobře definované rozhraní nl .

Dostupnost

AMPL je k dispozici pro mnoho oblíbených 32bitových a 64bitových operačních systémů , včetně Linuxu , macOS , Solaris , AIX a Windows . [2] Translator je proprietární software spravovaný AMPL Optimization LLC. Existuje však několik online služeb, které poskytují bezplatné modelovací nástroje a řešení využívající AMPL. [3] [4] K dispozici je také bezplatná studentská verze s omezenou funkčností a bezplatná plnohodnotná verze pro akademické kurzy. [5]

AMPL lze použít z aplikace Microsoft Excel prostřednictvím doplňku SolverStudio Excel.

Knihovna AMPL Solver (ASL), která umožňuje číst nl soubory a poskytuje automatické rozlišení, je open source. Používá se v mnoha řešitelích k implementaci spojení AMPL.

Historie

Tato tabulka představuje důležité milníky v historii AMPL.

Ukázkový model

Dopravní problém od George Danziga je použit jako příklad modelu AMPL. Tento úkol najde nejlevnější přepravní plán, který splňuje požadavky trhu a tovární dodávky. [čtrnáct]