2017 Fiscal Year Research-status Report
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16K14271
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| Research Institution | Tokyo City University |
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Principal Investigator |
中野 秀洋 東京都市大学, 知識工学部, 准教授 (10386360)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神野 健哉 日本工業大学, 工学部, 教授 (50286762)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 群知能最適化 / メタヒューリスティクス / 決定論的手法 / 非線形系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度では、主に以下に関して研究を進めた。
(1) 多数の最適化すべき設計変数を有する高次元最適化問題に対する決定論的手法を提案した。従来研究では、探索空間を比較的小規模な部分探索空間に分割し、サブ集団に分割した個体群を用いてそれぞれの部分解を探索する手法が提案されている。本研究では、決定論的ルールに基づきサブ集団間の通信を実現する手法を提案した。提案手法はランダム的な通信を行う従来手法と比較して、対象とする問題に応じて同等あるいは優れた性能を示すことを実験により明らかにした。また、乱数を用いないことによる実装の容易さ、および計算時間における利点も示した。
(2) 最適化の対象となる目的関数を複数持つ多目的最適化問題に対する決定論的手法を提案した。従来研究では、個々の目的関数を最適化するサブ集団と、多目的最適化を行うサブ集団を用いて探索する手法が提案されており、我々も同様の手法を過去に提案している。本研究では、前者のサブ集団間の各個体の交換を積極的に行う手法を提案した。この交換を行うことにより、多目的最適化の観点での優良解の探索を促進し、結果として従来手法よりも優れた性能を示すことを実験より明らかにした。
(3) 簡素な非線形写像に基づく最適化手法を提案した。従来の群知能最適化手法では多数の計算素子による群れを構成する必要があり、大量の計算資源を必要としていた。本研究ではこれまでの非線形理論に基づく解析の結果に基づき、解の探索に適した非線形写像を提案手法における計算素子として設計した。提案手法は、非常に少ない計算素子で構成できるとともに、従来の群知能最適化手法と比較して探索性能が優れていることを実験により示した。
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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
平成28年度の研究では、主に決定論的群知能最適化手法の提案、および良好な解が探索可能な手法におけるパラメータ条件に関する解析等を行った。平成29年度は決定論的ネットワークによる群知能最適化手法に関する研究を行い、高次元最適化問題および多目的最適化問題に対して有効な手法を提案した。また、簡素な非線形写像に基づく最適化手法を提案した。これらの成果を合わせれば、様々な最適化問題に対する解の探索を、乱数要素を用いない簡素な手法によって実現できる。従来手法をそのままハードウェアに実装する場合、大量の乱数生成器が必要となる。提案手法は乱数生成器のためのハードウェア資源や乱数生成のための遅延時間を考慮する必要がない。すなわち、提案手法はハードウェア実装する際に大きな利点がある。決定論的群知能最適化手法のアルゴリズムの開発は順調に進んでおり、平成30年度の研究においてこれらのハードウェアを実装し、その評価を行うことで本研究の成果をまとめられると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究では、まず決定論的群知能最適化手法における探索個体の簡素化について検討する。探索個体の簡素化は実装するハードウェアの小規模化につながる。既に簡素な非線形写像に基づく決定論的群知能最適化手法の開発に着手しており、その成果は今後開催予定の国際会議等にて順次公表する予定である。同手法を基本的なベンチマーク問題に適用し、その性能を詳しく解析するとともに、決定論的ネットワークを用いた高次元最適化問題や多目的最適化問題への適用も行っていく。また、これらのハードウェア実装も進めていく。実装対象の基本構成は既に定まってきており、その探索性能も明らかになりつつある。提案手法をFPGAに実装し、その動作を検証するとともに、実装したハードウェアの回路量や動作速度、実行時間等の評価を行っていく。これらを本研究の成果としてまとめていく予定である。
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| Causes of Carryover |
当初計画していた研究成果発表を平成29年度の国際会議ではなく平成30年度に開催予定の国際会議にて行うこととなった。これによって生じた旅費の未使用額を、次年度使用額として計上した。
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