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Development of an online algorithm using neural networks for the sharing economy

Research Project

Project/Area Number 19K04907
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 25010:Social systems engineering-related
Research InstitutionNippon Institute of Technology

Principal Investigator

Matsuura Takafumi  日本工業大学, 先進工学部, 准教授 (70579771)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 木村 貴幸  日本工業大学, 基幹工学部, 准教授 (80579607)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywordsシェアリングエコノミー / バイクシェアリングシステム / 相乗りタクシー / 組合せ最適化 / メタヒューリスティック / 電気自動車による時間枠制約付き配送計画問題 / 配送計画問題 / ニューラルネットワーク / シェアサイクル / タブー探索法 / タブーサーチ / シェアリング・エコノミー / オンラインアルゴリズム
Outline of Research at the Start

近年,移動手段をシェアする「移動×シェア」が注目されている.駅やバス停が自宅や目的地から遠いといった不便さが理由で公共交通機関の利用者は増加には至っていない.しかし,移動×シェアは,出発地と目的地を自由に決められるため,多くの利用者が期待できる.本研究はシェアサイクルとライドシェアの利用者増加の妨げになる課題を解決するための組合せ最適化問題を提起し,その問題に対する最適化アルゴリズムの開発を目指す.

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study is to improve the convenience of shared taxis and bike-sharing systems, which are part of the sharing economy. To achieve this purpose, first, we presented operational problems and proposed combinatorial optimization problems to solve them. Then, we developed a heuristic algorithm for solving the problem. With regard to shared-ride taxis, we matched the passengers with the passengers in accordance with their requests. As a result, we confirmed that the taxi company's profits increased and passenger fares decreased. The problem with the bike-sharing system is to efficiently relocate bicycles at bicycle parking ports. To solve this problem, we proposed a multiple bicycle sharing system routing problem (mBSSRP) by using many vehicles. To solve mBSSRP in a short time, we proposed a heuristic method based on the tabu search. The proposed method successfully constructs the route of vehicles in a short time.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、持続可能な社会に不可欠なシェアリングエコノミーを普及させるために、その妨げになる課題を解決するといった社会的な意義を有している。具体的には、移動をシェアする相乗りタクシーやシェアサイクルで発生している課題を組合せ最適化問題として捉え、その問題に対する効率的な解法を開発している。提案した組合せ最適化問題の制約条件は非常に厳しく、問題設定によっては実行可能な解を求めることが困難であった。そのような問題に対し、実行不可能な解から実行可能な解を構築する手法を開発するといった学術的意義も有している。

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (27 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (24 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results)

  • [Journal Article] An effective routing strategy using congestion signaling for various types of communication networks2023

    • Author(s)
      Hiraki Konosuke、Adachi Jun、Matsuura Takafumi、Kimura Takayuki
    • Journal Title

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      Volume: 14 Issue: 2 Pages: 436-448

    • DOI

      10.1587/nolta.14.436

    • ISSN
      2185-4106
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Searching Strategies with Low Computational Costs for Multiple-Vehicle Bike Sharing System Routing Problem2022

    • Author(s)
      Honami Tsushima;Takafumi Matsuura; and Tohu Ikeguchi
    • Journal Title

      Applied Sciences

      Volume: 12 Issue: 5 Pages: 2675-2675

    • DOI

      10.3390/app12052675

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Strategy for Exploring Feasible and Infeasible Solution Spaces to Solve a Multiple-Vehicle Bike Sharing System Routing Problem2021

    • Author(s)
      Honami Tsushima; Takafumi Matsuura; and Tohru Ikeguchi
    • Journal Title

      Applied Sciences

      Volume: 11 Issue: 16 Pages: 7749-7749

    • DOI

      10.3390/app11167749

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] minmax型の目的関数を用いた公職選挙ポスター掲示問題の解法2023

    • Author(s)
      郭 豊愷、對馬 帆南、足立 淳、松浦 隆文、木村 貴幸、池口 徹
    • Organizer
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 多目的最適化問題に対する成功履歴を使用した差分進化法SHADEの性能評価2023

    • Author(s)
      松崎 友亮、足立 淳、松浦 隆文、木村貴幸
    • Organizer
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Local Search Method for Solving Min-Max multiple Bike Sharing System Routing Problem2023

    • Author(s)
      Takafumi Matsuura
    • Organizer
      2023 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP2023)
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Performance evaluation of chaotic search with stochastic solution transitions for various types of Electric Vehicle Routing Problems with Time Windows2023

    • Author(s)
      Jun Adachi、Takafumi Matsuura,Takayuki Kimura
    • Organizer
      2023 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP2023)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 公職選挙ポスター掲示問題に対する発見的解法の開発2023

    • Author(s)
      郭 豊愷、對馬 帆南、足立 淳、松浦 隆文、木村 貴幸、池口 徹
    • Organizer
      2023年 電子情報通信学会 総合大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 確率的な解遷移を導入したカオスニューラルネットワークによる時間枠制約付き電気自動車配送計画問題に対する解探索手法2022

    • Author(s)
      足立 淳、松浦 隆文、木村貴幸
    • Organizer
      電子情報通信学会 複雑コミュニケーションサイエンス研究会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 電気自動車を用いた時間枠制約付き配送計画問題に対する改良大近傍可変探索法の提案2022

    • Author(s)
      足立 淳、平木 幸之助、松浦 隆文、木村 貴幸
    • Organizer
      電子情報通信学会 NOLTAソサイエティ大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] An Effective Routing Strategy with Congestion Signaling for Communication Networks2022

    • Author(s)
      Konosuke Hiraki、Jun Adachi、Takafumi Matsuura,Takayuki Kimura
    • Organizer
      2022 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA2022)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Performance Evaluation of Tabu Search Method and Adaptive Large Neighborhood Search Method in the Electric Vehicle Routing Problems with Time Windows2022

    • Author(s)
      Jun Adachi、Konosuke Hiraki、Takafumi Matsuura,Takayuki Kimura
    • Organizer
      2022 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA2022)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Vehicle Routing Problem with Occasional Driversに対するArtificial Bee Colonyアルゴリズムを用いた解法の研究2021

    • Author(s)
      蜂須賀 一志、松浦 隆文
    • Organizer
      2021年 電子情報通信学会 NOLTAソサイエティ大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] An Artificial Bee Colony Algorithm for The Vehicle Routing Problem with Occasional Drivers2021

    • Author(s)
      Kazsushi Hachisuka, Takafumi Matsuura
    • Organizer
      Proceedings of 2021 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 自転車再配置問題の実データに対するタブーサーチ法を用いた解法の性能調査2021

    • Author(s)
      對馬帆南, 松浦隆文, 池口徹
    • Organizer
      電子情報通信学会 2021年総合大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 大規模自転車再配置問題に対する動的な重み係数調整を用いた解法の性能調査2020

    • Author(s)
      對馬帆南, 松浦隆文, 池口徹
    • Organizer
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Simulation of Dynamic Taxi Ride-sharing Problem with One Attribute for Passengers2020

    • Author(s)
      Hisashi Abiko, Takayuki Kimura, Takafumi Matsuura
    • Organizer
      Proceedings of 2020 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 属性を考慮した相乗りタクシーにおける送迎距離を制限した定式化の効果について2020

    • Author(s)
      安彦久志, 松浦 隆文
    • Organizer
      情報処理学会 研究報告数理モデル化と問題解決
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 自転車再配置問題に対するOr-optとCROSS-exchangeの近傍解を削減した解法の性能調査2020

    • Author(s)
      對馬帆南, 松浦隆文, 池口徹
    • Organizer
      電子情報通信学会 2020年ソサイエティ大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 自転車再配置問題に対する実行可能解と実行不可能解の探索を動的に変化させる解法の提案2020

    • Author(s)
      對馬帆南, 木村貴幸, 松浦隆文
    • Organizer
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 相乗りタクシーにおける乗客の乗車拒否を考慮した顧客割当てのシミュレーション2020

    • Author(s)
      安彦久志, 木村貴幸, 松浦隆文
    • Organizer
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Simulation of a Dynamic Taxi Ridesharing Problem Considering with Refusal of Ride2020

    • Author(s)
      Hisashi Abiko, Takayuki Kimura, Takafumi Matsuura
    • Organizer
      Proceedings of 2020 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] An Artificial Bee Colony Algorithm Based on Reinsert Neighborhood Search for The Capacitated Vehicle Routing Problem2020

    • Author(s)
      Hachisuka Kazushi, Takafumi Matsuura
    • Organizer
      Proceedings of 2020 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 大規模な自転車再配置問題に対するCROSS-exchangeとタブーサーチを用いた手法の性能評価2020

    • Author(s)
      對馬帆南, 木村貴幸, 松浦隆文
    • Organizer
      電子情報通信学会 総合大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] ソフトな制約付き自転車再配置問題に対する解法の研究2019

    • Author(s)
      對馬帆南, 木村貴幸, 松浦隆文
    • Organizer
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] A Method for Solving Multiple-Vehicle Bike Sharing System Routing Problem with Soft Constraints by Using Dynamic Weight of Penalties in an Objective Function2019

    • Author(s)
      Honami Tsushima, Takafumi Matsuura
    • Organizer
      Proceedings of 2019 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Approximation Algorithm for Traveling Salesman Problem by Using Insertion Based PSO Strategy and 2-Opt Algorithm2019

    • Author(s)
      Hisashi Abiko, Takafumi Matsuura
    • Organizer
      Proceedings of 2019 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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