2018 Fiscal Year Research-status Report
多目的離散最適化における厳密解法に基づく探索空間分割と誘導型局所探索の開発
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17K00352
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
花田 良子 関西大学, システム理工学部, 准教授 (30511711)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
仲川 勇二 関西大学, 総合情報学部, 教授 (60141925)
折登 由希子 広島大学, 社会科学研究科, 准教授 (60364494)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 部分パレート探索 / 局所探索 / 大域的探索 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，多目的最適化問題において多く見られる入り組んだ形状のパレート最適解を均一かつ高い精度で近似する汎用性の高い探索手法を開発することである．具体的には，探索すべきパレートフロントを複数に分割し，各部分パレートフロントを精度よく探索する多目的遺伝的アルゴリズムを開発する．
平成30年度は，2目的の最適化問題を対象とし，求めたいパレートフロントを複数の点（希求点）で近似し，隣接する2つの希求点との距離を最小とする2目的最小化問題に帰着させることで，それぞれの部分空間においてパレートフロントの集中探索を行った．探索手法にはこれまで多くの性能検証・解析が行われているNSGA-II (Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II) を採用し，真のパレート最適解が既知の2目的最適化のベンチマーク問題の中でも，とくに精度を向上させることが難しい問題を対象として性能検証した．部分パレートフロント探索にあたり，母集団全体でパレート最適解全体を探索する一般的な多目的進化計算のアプローチと希求点による部分パレートフロント探索を併用した．その結果，探索の前半をパレート全体の探索，後半に部分パレートの集中探索に切り替えることで，全体的な解集合の精度向上が得られることがわかった．また，希求点の個数を増やし，求める部分パレートフロントの幅を狭くすればするほど部分的な探索性能の向上が確認され，希求点を適切な場所に配置することで高い精度が保証されることがわかった．また，多目的進化計算の探索性能向上のために補助的に適用される局所探索と大域探索の手法を部分パレートフロント探索に導入することで，さらに探索精度が向上することを確認した．
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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
2目的の最適化問題の難問において，精度の高い部分パレート探索を実現し，解の優越を考慮した新たな局所探索の導入，および既存の大域的探索戦略の併用により，さらに性能が向上することが確認された．以上より，平成30年度はおおむね順調に進展していると考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度に開発した局所探索の遷移受理にメトロポリス基準などを導入し，さらなる局所探索性能向上を実現するとともに，全体的な探索手法として多目的進化計算の手法の改良を行う．また，提案手法をポートフォリオ最適化など実問題に応用する．
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| Causes of Carryover |
計算機を購入する予定であったが他所で計算環境を引き続き借りることができ，その購入を次年度に延期したため，次年度使用額が生じた．平成31年度にデモおよび研究成果報告用の小型の計算機を改めて購入する予定である．
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