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2016 Fiscal Year Research-status Report

力学系理論に基づく正準型粒子群最適化の開発

Research Project

Project/Area Number 15K06077
Research InstitutionNippon Institute of Technology

Principal Investigator

神野 健哉  日本工業大学, 工学部, 教授 (50286762)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 進藤 卓也  日本工業大学, 工学部, 助教 (90749110)
木村 貴幸  日本工業大学, 工学部, 准教授 (80579607)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords粒子群最適化 / 非線形最適化 / 進化計算 / 変数間依存性 / 回転不変性 / 不良条件問題 / 悪スケール性 / 決定論
Outline of Annual Research Achievements

本年度は粒子群最適化法の有する解探索能力の不変性に着目した。目的関数の変数間依存性、悪スケール性に起因する解探索性能の不変性を解析した。その結果、目的関数が変数間依存性、悪スケール性を有している際にも解探索性能が不変となるための条件を導出することができた。特に粒子群最適化法に限定せずに広く進化計算で要求される条件をも明らかにしている。この結果を基に新たな探索アルゴリズムを付加した粒子群最適化法を提案した。これらの成果は下記の国際会議で公表した。
[1] Yosuke Hariya, Takuya Shindo, Kenya Jin'no, "An Improved Rotationally Invariant PSO: A Modified Standard PSO-2011," 2016 IEEE World Congress on Computational Intelligence (IEEE WCCI 2016 (CEC2016)), pp. 1839-1844, 2016.
[2] Yosuke Hariya, Takuya Shindo, Kenya Jin’no, "A Novel Particle Swarm Optimization for Non-Separable and Ill-Conditioned Problems," 2016 IEEE International Symposium on Systems, Man, and Cybernetics (SMC2016), pp. 2110-2115, 2016.
[3] Kenta Kohinata, Takuya Kurihara, Takuya Shindo, Kenya Jin'no, "Multi-Agent Search Method with Rotation Angle Dependent on The Best Position," 2016 International Conference on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA2016), pp. 463-466, 2016.
[4] Yosuke Hariya, Takuya Kurihara, Takuya Shindo, Kenya Jin'no, "A study on invariance of differential evolution for ill-conditioning problems," 2016 International Conference on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA2016), pp. 471-474, 2016.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

現在まで、研究計画書に記載した研究計画以上に進展して研究を進めている。
特に本年は目的関数の変数間依存性や悪スケール性などの性質に着目し、それらの性質を有する目的関数に対して不変性を有した
解探索能力を持つためにはどのような方策で対処すべきかに関して解析を行った。また粒子群最適化法のみならず様々な進化計算手法におけるこれらの性質に対する方策を解析することで、解探索性能を向上させるために必要な方策を明らかにし、これらを取り入れた新たな粒子群最適化法のアルゴリズムを提案した。
これまでの研究成果に関しては3件の原著論文、10件の国際会議での発表、また国内口頭発表を通じて公表している。
更に現在2本の原著論文を投稿中である。当初の計画では解探索能力の不変性に関する解析は計画に無かったが、その点に着目することで解探索性能に関する知見が飛躍的に向上し計画以上の成果が得られており、非常に研究が進展していると言える。

Strategy for Future Research Activity

平成27年度は確率分布に着目し、平成28年度は目的関数の変数間依存性や悪スケール性などに着目し、解探索性能の不変性を有したアルゴリズムに着目した研究を行い、様々な性質を明らかにしてきた。これらの成果を基に平成29年度はより良い解探索性能を有した粒子群最適化法について考察する。特に従来の手法では確率分布に依存した確率的手法であるため解が得られる保証が無いが、決定論的手法で解の保証ができるシステムの開発を目指す。既に平成28年度に確率論的手法を上回る解探索性能を有した決定論的粒子群最適化法を開発しており、これに不変性解析で得られた知見を取り入れる予定である。

Causes of Carryover

本年度は研究計画内容よりも早い進捗状況により、研究成果を公表するための旅費、また論文掲載料、英文校正等の費用が計画よりも多く必要となったため物品購入費をこれに充てた。また研究計画では実験補助を計上していたが、本年度はその執行を行うこと無く当初計画通り研究が遂行できたため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

平成29年度は最終年度であり、研究成果の公表を中心に行う予定である。

  • Research Products

    (14 results)

All 2017 2016

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results)

  • [Journal Article] Optimization of Switching Phase of a Single-Phase PWM dc-ac Inverter2016

    • Author(s)
      Kazuya Morita, Takuya Shindo, Takuya Kurihara, Kenya Jin'no
    • Journal Title

      Electrical Engineering in Japan

      Volume: 195 Pages: 16-25

    • DOI

      10.1002/eej.22827

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Synchronization of Relaxation Oscillators having Individual Difference by Non-periodic Signal Injection2016

    • Author(s)
      Takuya Kurihara, Kenya Jin'no
    • Journal Title

      IEICE Transaction on Fundamentals

      Volume: E99-A Pages: 1188-1197

    • DOI

      10.1587/transfun.E99.A.1188

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] An Effective Construction Algorithm for the Steiner Tree Problem Based on Edge Betweenness2016

    • Author(s)
      Misa Fujita, Takayuki Kimura, Kenya Jin’no
    • Journal Title

      Journal of Signal Processing

      Volume: 20 Pages: 145-148

    • DOI

      10.2299/jsp.20.145

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 非周期注入信号による弛張発振器の同期範囲の拡大2016

    • Author(s)
      栗原 拓哉, 神野 健哉
    • Journal Title

      電子情報通信学会 和文論文誌A

      Volume: J99-A Pages: 245-252

    • DOI

      10.1587/transfun.J99.A.252

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Canonical Deterministic Particle Swarm Optimization with Rotation Angle Adjustment2017

    • Author(s)
      Kenta Kohinata, Takuya Shindo, Kenya Jin'no
    • Organizer
      2017 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP2017)
    • Place of Presentation
      Guam, USA
    • Year and Date
      2017-03-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Deterministic Parameter Adaptation for Differential Evolution Algorithm2017

    • Author(s)
      Yosuke Hariya, Kenya Jin’no
    • Organizer
      2017 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP2017)
    • Place of Presentation
      Guam, USA
    • Year and Date
      2017-03-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] An Improved Multi-Objective Particle Swarm Optimization for the High Dimensional Optimization Problems2017

    • Author(s)
      Yuki Hasegawa, Takayuki Kimura, Kenya Jin’no
    • Organizer
      2017 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP2017)
    • Place of Presentation
      Guam, USA
    • Year and Date
      2017-03-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Multi-agent search method with rotation angle dependent on the best position2016

    • Author(s)
      Kenta Kohinata, Takuya Kurihara, Takuya Shindo, Kenya Jin'no
    • Organizer
      2016 International Conference on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA2016)
    • Place of Presentation
      Yugawara, Japan
    • Year and Date
      2016-11-29
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] An improved multi-objective particle swarm optimization using an efficient Gbest selection method2016

    • Author(s)
      Yuki Hasegawa, Takayuki Kimura, Kenya Jin’no
    • Organizer
      2016 International Conference on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA2016)
    • Place of Presentation
      Yugawara, Japan
    • Year and Date
      2016-11-28
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A study of the solution search performance improvement of firefly algorithm using evolutionary strategy operation2016

    • Author(s)
      Takuya Shindo, Kenya Jin'no
    • Organizer
      2016 International Conference on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA2016)
    • Place of Presentation
      Yugawara, Japan
    • Year and Date
      2016-11-28
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A study on invariance of differential evolution for ill-conditioning problems2016

    • Author(s)
      Yosuke Hariya, Takuya Kurihara, Takuya Shindo, Kenya Jin'no
    • Organizer
      2016 International Conference on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA2016)
    • Place of Presentation
      Yugawara, Japan
    • Year and Date
      2016-11-28
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Particle Swarm Optimization for Matrix Converter of Switching Pattern Design2016

    • Author(s)
      Takuya Shindo, Kenya Jin’no
    • Organizer
      2016 IEEE Asia Pacific Conference on Circuits and Systems (APCCAS2016)
    • Place of Presentation
      Jeju, Korea
    • Year and Date
      2016-10-27
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Novel Particle Swarm Optimization for Non-Separable and Ill-Conditioned Problems2016

    • Author(s)
      Yosuke Hariya, Takuya Shindo, Kenya Jin’no
    • Organizer
      2016 IEEE International Symposium on Systems, Man, and Cybernetics (SMC2016)
    • Place of Presentation
      Budapest, Hangary
    • Year and Date
      2016-10-12
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] An Improved Rotationally Invariant PSO: A Modified Standard PSO-20112016

    • Author(s)
      Yosuke Hariya, Takuya Shindo, Kenya Jin'no
    • Organizer
      2016 IEEE World Congress on Computational Intelligence (IEEE WCCI 2016 (CEC2016))
    • Place of Presentation
      Vancouver, Canada
    • Year and Date
      2016-07-27
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-01-16  

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