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進化的探索の理論

Research Project

Project/Area Number 07243104
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

小林 重信  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (40016697)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 椹木 哲夫  京都大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10187304)
寺野 隆雄  筑波大学, 社会工学系, 教授 (20227523)
玉置 久  神戸大学, 工学部, 講師 (10227267)
小圷 成一  千葉大学, 大学院・自然科学研究科, 助手 (70241940)
筒井 茂義  阪南大学, 経営情報学部, 教授 (90188590)
片井 修  京都大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50089124)
出口 弘  京都大学, 経済学部, 助教授 (60192655)
山村 雅幸  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (00220442)
Project Period (FY) 1995 – 1997
Project Status Completed (Fiscal Year 1997)
Budget Amount *help
¥61,100,000 (Direct Cost: ¥61,100,000)
Fiscal Year 1997: ¥15,600,000 (Direct Cost: ¥15,600,000)
Fiscal Year 1996: ¥22,500,000 (Direct Cost: ¥22,500,000)
Fiscal Year 1995: ¥23,000,000 (Direct Cost: ¥23,000,000)
Keywords進化的計算 / 遺伝的アルゴリズム / 形質遺伝と多様性維持 / 枝組み立て交叉(EAX) / Job-based Order Crossover / 正規分布交叉 / Minimal Generation Gap(MGG)モデル / レンズ設計の自動化 / 形質遺伝過程の可視化 / 進化的探索 / 創発的探索 / コード化 / 交叉 / 騙し(だまし)問題解析 / SXX(Subtour Exchange Crossover) / TSP / JSP / 多目的最適化
Research Abstract

進化的計算では,コード化/交叉の設計および世代交代モデルの設計が基本となり,前者は形質遺伝という視点,後者は多様性維持という視点が重要である.本年度は,過去2年間の実績を踏まえて,工学的応用可能性を意識しつつ研究を進め,下記の点において大きな研究成果を得た.
(1)コード化/交叉の設計:
巡回セールスマン問題(Traveling Salesman Problem:TSP)を対象に枝交換交叉(Edge Assembly Crossover)を考案し,1万都市規模の問題Pの最適解を効率よく見いだすことに成功した.また,ジョブショップスケジューリング問題(Job Shop Scheduling Problem)を対象にIntermachine Job-based Order Crossoverを考案し,ベンチマークFT10×10,FT20×5に適用して,最適解を非常に高い確率で見いだすことに成功した.さらに,関数最適化を対象に正規分布交叉(Normal Distribution Crossover)を考案し,従来法と比べて,多峰性関数に対して頑健な性能を示すことを確認した.
(2)多様性維持に優れた世代交代モデルについて:
多様性維持に優れた世代交代モデルとして提案したMGG(Minimal Generation Gap)について,最小騙し問題を用いてその有用性を解析した.
(3)工学的設計問題への応用:
進化的計算の工学的設計問題への応用として,レンズ設計,並列機械スケジューリング,VLSIフロアプラン設計,プリント基板設計への適用を試み,有用性を確認した.特に,レンズ設計においては,従来の最適化手法では設計が不可能とされていた3枚以上のレンズ系の設計自動化に成功した.本研究の成果は100年以上の歴史のある光学設計の分野にブレークスルーをもたらすものと産業界からも高く評価されている.

Report

(3 results)
  • 1997 Annual Research Report
  • 1996 Annual Research Report
  • 1995 Annual Research Report
  • Research Products

    (25 results)

All Other

All Publications (25 results)

  • [Publications] I.Ono, S.Kobayashi: "A Real-coded Genetic Algorithm for Function Optimization Using Unimodal Normal Distribution Crossover" Proc.of 7th Int.Conf.on Genetic Algorithms. 246-253 (1997)

    • Related Report
      1997 Annual Research Report
  • [Publications] Y.Nagata and S.Kobayashi: "Edge Assembly Crossover : A High-power Genetic Algorithm for the Traveling Salesman Problem" Proc.of 7th Int.Conf.on Genetic Algorithms. 450-457 (1997)

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      1997 Annual Research Report
  • [Publications] 山村雅幸,佐藤浩,小林重信: "最小騙し問題を用いた世代交代モデルの解析" 人工知能学会誌. 13. 掲載予定 (1998)

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      1997 Annual Research Report
  • [Publications] H.Tamaki and E.Nishino: "A Genetic Algorithm Approach to Multi-Objective Scheduling Problems with Regular and Non-Regular Objective Functions" Proc.of 8th IFAC/IFORS/IMACS/IFIP Symp.on Large Scale Systems. to be appeared (1998)

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      1997 Annual Research Report
  • [Publications] H.Handa, N.Baba, O.Katai, T.Sawaragi and T.Horiuchi: "Genetic Algorithm involving Coevolution Mechanism to Search for Effective Genetic Information" Proceedings of International Conference on Evolutionary Computation. 709-714 (1997)

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      1997 Annual Research Report
  • [Publications] Takadama,Keiki,Terano,Takao: "Good Solutions will Emerge without a Global Objective Function : Applying Organizational-Learning Oriented Classifier System to Printed Circuit Board Design" Proc.IEEE International Conference on Systems,Man,and Cybernetics (SMC'97)SMC'97. 3355-3360 (1997)

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      1997 Annual Research Report
  • [Publications] S.Tsutsui, Y.Fujimoto and A.Ghosh: "Forking GAs:GAs with Search Space Division Schemes" Evolutionary Computation,MIT Press. 5. 61-80 (1997)

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      1997 Annual Research Report
  • [Publications] 小圷成一,漆田裕司,平田廣則: "状態空間の階層構造を考慮した遺伝的アルゴリズムによるVLSI配置手法" 電気学会論文誌C. 118-C(掲載予定). (1998)

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      1997 Annual Research Report
  • [Publications] H.Deguchi: "Social Complex Systems and its Management" IAS-5:Fifth International Conference on Intelligent Autonomous Systems. (to appear). (1998)

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      1997 Annual Research Report
  • [Publications] 小林重信,吉田幸司,山村雅幸: "GAによるパレート最適な決定木集合の生成" 人工知能学会誌. 11. 778-785 (1996)

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      1996 Annual Research Report
  • [Publications] 小林重信,小野功: "進化型計算に基づくシステム最適化" 計測と制御. 35. 508-513 (1996)

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      1996 Annual Research Report
  • [Publications] Tamaki,H.,Kita,H.,Kobayashi,S.: "Multi-Objective Optimization by Genetic Algorithms" A Review,Proc.of 1996 IEEE Int.Conf.on Evolutionary Computation. 517-522 (1996)

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      1996 Annual Research Report
  • [Publications] Ono,I.,Yamamura,M.,Kobayashi,S.: "A Genetic Algorithm with Characteristic Preservation for Function Optimization" Proc.of 4th Int.Conf.on Soft Computing. 511-514 (1996)

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      1996 Annual Research Report
  • [Publications] 堀内匡,藤野昭典,片井修,椹木哲夫: "連続値入出力を扱うファジィ内挿型Q-Learningと制御問題への適用" 第39回自動制御連合講演会.267-268 (1996)

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      1996 Annual Research Report
  • [Publications] T.Horiuchi,A.Fujino,O.Katai,T.Swaragi: "Q-PSP Learning:An Exploitation-Oriented Q-Learning Algorithm and Its Applications" Proceedings of 1996 IEEE International Conference on Evolutonary Computation. 1. 76-81 (1996)

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      1996 Annual Research Report
  • [Publications] Terano,T.,Ishino,Y.: "Interactive Knowledge Discovery from Marketing Questionnaire Using Simulated Breeding and Inductive Learning Methods" Proc.2nd Int.Conf.on Knowledge Discovery & Data Mining(KDD-96). 279-282 (1996)

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      1996 Annual Research Report
  • [Publications] 山村雅幸: "知識を持つエージェントの強化学習" 計測自動制御学会第9回自律分散システムシンポジウム論文集. 73-78 (1997)

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      1996 Annual Research Report
  • [Publications] Kobayashi, S., Ono, I., Yamamura, M.: "An Efficient Genetic Algorithm for Job Shop Scheduling Problems" 6th Int. Conf. on Genetic Algorithms. 506-511 (1995)

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      1995 Annual Research Report
  • [Publications] 片井,堀内他: "連続変量・ファジィ制約を含む制約充足問題解決のための自律分散システム" 計測自動制御学会論文集. 31. 640-649 (1995)

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      1995 Annual Research Report
  • [Publications] Terano, T., Ishino, Y.: "Data Analysis Using Simulated Breeding and Inductive Learning Methods" IJCAI'95 Workshop on Data Engineering and Inductive Learning. 60-69 (1995)

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      1995 Annual Research Report
  • [Publications] 出口弘: "ネットワーク上の改善と進化の利得と遺伝アルゴリズム" 経営情報学会誌. 2. 51-71 (1994)

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  • [Publications] 玉置・森・荒木: "遺伝アルゴリズムを用いたパレート最適解集合の生成法" 計測自動制御学会論文集. 31. 1185-1192 (1995)

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  • [Publications] 山村雅幸・宮崎和光・小林重信: "強化学習の特徴と発展の方向" システム/制御/情報. 39. 191-196

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  • [Publications] 山村雅幸・小林重信: "遺伝的アルゴリズム2(北野宏明編),第4章" 産業図書, 36 (1995)

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  • [Publications] 筒井茂義: "遺伝的アルゴリズム2(北野宏明編),第2章-" 産業図書, 33 (1995)

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Published: 1995-04-01   Modified: 2016-04-21  

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