2015 Fiscal Year Annual Research Report
大規模スケジューリング問題の特性解析および局所探索とルールに基づく解法の提案
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14J01342
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
田村 康将 北海道大学, 情報科学研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | 組合せ最適化問題 / ヒューリスティクス / メタヒューリスティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
特にスケジューリングを対象とする組合せ最適化問題に対し，従来有効とされてきた局所探索法に基づく解法に加え，スケジューリング問題に特有のヒューリスティクスを用いて既存のスケジュールに部分的変更を加える方法を提案した．これは前年度より引き続き行った研究の一つであり，ヒューリスティクスをスケジュールの探索と同時に進化計算によって改善することにより，有効なヒューリスティクスの抽出を可能としている．
今年度は，前年度において提案した手法を発展させ，局所解からの離脱戦略としてだけでなく，特に探索初期におけるスケジュールの大幅な変更による探索速度の向上が可能ではないかとの仮定のもと，提案手法の改良を進めた．数値計算実験の結果として，特にいくつかの大規模問題に対して探索初期における解の改善速度の向上が観測でき，この点から本提案手法の大規模問題における従来手法に対する優位性が示された．
当初の研究実施計画に基づき，今年度は上記継続研究に加え，ヒューリスティクスを応用した並列計算の適用可能な解法について研究を進めた．本提案手法は，他の組合せ最適化問題において有効性が示されている蟻コロニー最適化法を基礎とし，自身の提案した動的ヒューリスティクス，すなわちスケジュール探索中に進化計算によって改善され続けるヒューリスティクスを応用したものである．
本研究については，最も一般的な蟻コロニー最適化法に基づいた解法のプロトタイプを作成し，その有効性を数値計算実験によって議論した．この結果として，特定の問題セットでは他の蟻コロニー最適化法を用いた既存手法より高い有効性を示す一方で，別の問題セットでは性能が著しく低下する現象が見られた．したがって，探索過程の詳細な分析に基づき，蟻コロニー最適化法で用いられるデータ構造の見直し，多様なヒューリスティクスを進化集団内に保持する戦略について研究を進めている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の研究計画に則り，１）局所探索とヒューリスティクスのハイブリッド解法を大規模問題に対して適用し，有効性の検証・考察を行うことができた．また，２）計算並列性の高い新たな解法の提案にも着手し，以上より概ね研究計画通りの進捗であると判断できる．
研究計画上の変更点として，上記２の研究に関連して海外研究機関へ渡航し研究を継続している．
同渡航に関しては書類上の手続きに遅れが生じ，年度始めの予定よりも半年ほど遅れての渡航となった．この間，様々な事務的な用務を課せられることとなり，研究遂行に若干ながら支障をきたすこともあったものの，研究計画上致命的な遅れが生じているとは考え難く，よって表記の評価とする．
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| Strategy for Future Research Activity |
蟻コロニー最適化法に基づく提案手法の有効性改善のため，同手法の実装方法の改良およびヒューリスティクスの進化方法の改良を進める．具体的には，探索済みのスケジュールを確率的に表現する確率テーブルの更新規則，ならびに同テーブルとヒューリスティクスの使用バランス，ヒューリスティクスの更新規則について，特に部分スケジュールの表現方法，ヒューリスティクスを持った個体同士の掛け合わせに関する局所性に注目して研究を行う．
当初の研究計画との変更点として，平成27年度から継続して，蟻コロニー最適化法の提案者である Marco Dorigo 教授のもとに渡航し，同教授のアドバイスを受けつつ研究を進める．また，同研究室で行なわれている群知能に基づく意思決定戦略に関する研究にも参画し，ヒューリスティクスを持ったエージェントが集団内において自身のヒューリスティクスを改善していく方法について幅広い知見を得る．
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Research Products
(1 results)
