2018 Fiscal Year Research-status Report
A Study on an Efficient Searching Procedure for Genetic Programming
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17K00339
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
大木 誠 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (00263484)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | Genetic Programming / 部分サンプリング / 木構造間距離 / 遺伝的プログラミング / メイティング / ランキング / 増殖 / 転移 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
①EDAとPORTSを融合した新しいアルゴリズムとして、親個体から部分的に構造を切り出す「増殖」操作と切り出した部分構造を結合する「転移」操作を交互に繰り返すことで、新たな木構造を合成する「部分サンプリング(Partial Sampling: PS)」の有効性を検証した。提案した部分サンプリングは、幅広いサイズの木構造を探索することができ、GPにおけるブロートを抑制した。
②従来の「良さ」の指標に加え、「木構造サイズ」および個体集団内での「平均木構造間距離（Structural Distance）」を新たな目的関数に加えた多目的（３目的）最適化の手法の有効性を検証した。検証には２重らせん状に配置された点群のクラス分けを行う関数をGPにより生成する２重らせん問題を用いた。メイティング・オペレータとして部分サンプリングを装備した３目的最適化手法により、ブロートを抑制しつつ、高い多様性を有する解が得られることを確認した。
③非支配ソーティングに基づく多目的（３目的）最適化を行なった。このとき混雑距離の代わりに木構造間距離を用いることによって、多様な木構造を探索することが可能となった。
④これらの成果を５件の国際学会（査読付き）にて発表し、１件の国際学会誌（査読付き）に掲載された。
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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
●EDAの考え方とPORTSを融合した新しい探索オペレータとして、親個体から部分的に構造を切り出す「増殖」操作と切り出した部分構造を結合する「転移」操作を交互に繰り返すことで、新たな木構造を合成する「部分サンプリング(Partial Sampling: PS)」の手法を提案した。提案した部分サンプリングは、幅広いサイズの木構造を探索することができ、GPにおけるブロートを抑制できることを確認した。
●従来の「良さ」の指標に加え、「木構造サイズ」および個体集団内での「平均木構造間距離（Structural Distance）」を新たな目的関数に加えた多目的（３目的）最適化の手法の有効性を検証した。検証には２重らせん状に配置された点群のクラス分けを行う関数をGPにより生成する２重らせん問題を用いた。メイティング・オペレータとして部分サンプリングを装備した３目的最適化手法により、ブロートを抑制しつつ、高い多様性を有する解が得られることを確認した。
●最適化アルゴリズムとして、混雑距離の代わりに木構造間距離を用いた非支配ソーティングに基づく多目的（３目的）最適化を行うことにより、多様な木構造を探索することが可能となった。
●これらの研究成果をまとめ、1件の学会誌（査読付き）での掲載および5件の国際学会発表（査読付き）を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
●昨年度は、木構造の最適化に対して非支配ソーティングによる多目的最適化を重点的に行った。今年度は支配関係に基づいた選択戦略をもつSPEA2をベースとした手法を木構造最適化に適用する手法を重点的に検討する。この時、SPEA2の強度（strength）の計算に、木構造間距離の概念を導入することにより、木構造最適化の性能向上を目指す。
●昨年度は木構造をリストにより表現していたが、これでは計算コストが大きくなることが明らかとなった。そこで今年度は、木構造をストリングで表現する手法を模索する。ストリングで表現された木構造に対する交叉、突然変異などのオペレータに加え、部分サンプリングの手法を確立する。これにより、大幅な計算量の削減と効果的な探索が期待できる。
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