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Development of the combinatorial optimization methods for very large-scale problems based on statistical models

Research Project

Project/Area Number 21K11775
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 60020:Mathematical informatics-related
Research InstitutionOsaka Institute of Technology

Principal Investigator

Shigehiro Yuji  大阪工業大学, 工学部, 教授 (40243175)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2022: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Keywords組合せ最適化 / 統計モデル / 集中化 / 多様化 / 近傍探索 / 組合せ最適化問題
Outline of Research at the Start

組合せ最適化問題は設計、割り当て、スケジューリング等に現れる重要な問題であるが、最適解を求めることが不可能である場合も多い。本研究では超大規模な組合せ最適化問題に対し、効率的に良い解を探索することができる手法について考察する。具体的には、解を探索するための操作(近傍操作)を複数用意し、統計論的な観点から最善と考えられる操作を選択しながら解の探索を進める手法を構築し、計算機実験によりその手法の評価を行う。

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this research is to develop a method to efficiently search for solutions to large-scale combinatorial optimization problems. The search method considered here (called metaheuristic) proceeds with the search while selecting solutions probabilistically. Therefore, in order to mathematically consider the solution search efficiency, we conducted an investigation to improve the search efficiency from the viewpoints of probability theory and statistical theory. Next, we constructed a search method based on the results and evaluated it through computer experiments. Furthermore, with an eye to the development of future research, we derived a theoretical formula that should hold true statistically.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

設計、割り当て、スケジューリング等は、組合せ最適化問題に帰着できる場合も多く、大規模な実用上の問題に対しては、原理的に最適解を求めることができない場合も多い。そのような問題に対しては、遺伝的アルゴリズムに代表されるような「進化型計算」と呼ばれる手法が適用されることが多いが、良い解を得るためには非常に多くの計算量を必要とする。本研究で提案する手法では、大規模な問題に対して限られた計算量しか消費できない場合において、従来の手法よりも良い解を求めることができる。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2023 2022 2021

All Presentation (5 results)

  • [Presentation] 組合せ最適化に関する一つの仮説2023

    • Author(s)
      重弘裕二
    • Organizer
      023年電気学会電子・情報・システム部門大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 近傍解の2つ統計量の推定に基づく組合せ最適化手法2022

    • Author(s)
      角田英一郎, 重弘裕二
    • Organizer
      2022年電気学会電子・情報・システム部門大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ベイズ推定と指数移動平均を用いた組合せ最適化手法2022

    • Author(s)
      角田英一郎, 重弘裕二
    • Organizer
      電気学会システム研究会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 組合せ最適化問題における近傍解の統計量の推定2021

    • Author(s)
      八木 祐介,角田 英一郎,重弘 裕二
    • Organizer
      2021年電気学会電子・情報・システム部門大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 2-opt法と3-opt法における近傍解の統計量の推定2021

    • Author(s)
      角田 英一郎,八木 祐介,重弘裕二
    • Organizer
      令和3年電気関係学会関西連合大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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