Che cos'è la ricottura simulata?
La ricottura simulata è una tecnica informatica che può trovare buone - sebbene non necessariamente ottimali - soluzioni a un problema. È così chiamato perché imita il processo metallurgico di ricottura. Nei metalli, la ricottura è il processo di purificazione riscaldando il metallo e poi raffreddandolo lentamente. Il programma per computer "purifica" lo spazio della soluzione fino a quando tutto ciò che rimane sono le soluzioni migliori o quasi migliori.
Esistono due fattori critici che l'utente di un programma di ricottura simulato deve specificare: la temperatura iniziale o la percentuale di soluzioni peggiori che possono essere esplorate; e la velocità di raffreddamento, che è la velocità con cui tale percentuale viene ridotta. Una bassa temperatura iniziale spesso termina con un risultato ben lontano dall'ottimale. L'avvio a una temperatura molto elevata può comportare un tempo di ricerca molto più lungo del necessario. Allo stesso modo, una velocità di raffreddamento troppo elevata genererà scarsi risultati, mentre una velocità di raffreddamento molto bassa comporterà un programma che funziona per un tempo molto lungo.
Lo stato di "alta temperatura" per il programma di ricottura simulato è un'impostazione che consente di esaminare un'ampia gamma di soluzioni, incluse molte peggiori delle soluzioni che ha già trovato. Al computer è consentito esaminare molte soluzioni che sono peggiori della soluzione attuale per evitare di attenersi a un minimo locale sostanzialmente peggiore del migliore. Ad esempio, si può immaginare di iniziare dalla cima di una collina o montagna con l'obiettivo di raggiungere la base. Lungo la strada potrebbero esserci dei calanchi o degli abissi. Se il computer non può andare in salita abbastanza lontano da uscire, si bloccherà anche se non è vicino alla base.
Fino a che punto può arrivare il programma è determinato dalla percentuale di soluzioni peggiori che il programma può esaminare. Con il passare del tempo, vengono trovate soluzioni progressivamente migliori e il rischio di un abisso profondo diminuisce, quindi la percentuale di soluzioni peggiori che il computer può esplorare è ridotta. Diminuire questa frazione viene definita "raffreddamento". Quando la temperatura raggiunge una frazione preimpostata - che non deve necessariamente essere 0 - la ricerca termina.
Il motivo per utilizzare la ricottura simulata o altre tecniche di ricerca dell'intelligenza artificiale è ridurre in misura gestibile il tempo necessario per trovare una soluzione quasi ottimale. Per molti problemi, una ricerca esaustiva - il test di ogni possibile soluzione contro ogni altra possibile soluzione - potrebbe richiedere mesi o anni. L'alternativa più nota alla ricottura simulata sono gli algoritmi genetici. Altri algoritmi di ricerca dell'intelligenza artificiale popolari includono l'ottimizzazione delle colonie di formiche, l'ottimizzazione dello sciame di particelle, il vicino più vicino e i classificatori bayesiani.