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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Development of evolutionary computation techniques to realize human-out-of-the-loop

Research Project

Project/Area Number 19H04179
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

秋本 洋平  筑波大学, システム情報系, 准教授 (20709654)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2024-03-31
Keywords進化計算 / 不確実性 / 深層学習 / 生成モデル / 非凸制約
Outline of Annual Research Achievements

シミュレーションベース最適化は,最適化対象となる変数とその望ましさを表す目的関数の関係がシミュレーションを通してのみ得られるため,ブラックボックスになるという性質を持ちます.このような最適化問題は工学や産業において頻出の問題クラスです.進化計算をはじめとする最適化法は現実世界の問題に広く適用可能な汎用性がある一方,シミュレータの設計時には最適化結果に影響する重要な意思決定を問題設計者が行わなければならず,これがシミュレーションベース最適化の導入の妨げとなります.本研究は,これらの事前意思決定の必要性をなくし,自動的かつ高速に高信頼な解を獲得する方法の確立を目指しています.当該年度は以下のような研究成果を得ています.
1.現実世界の情報が不十分であるためシミュレーションが不確実となる場合において,考えうる最悪性能を最適化する方法を提案しました.国際会議GECCO2022では,不確実性が連続パラメータで表現可能な場合を想定した方法を提案し,国際学術論文誌Applied Soft Computing (2023)では不確実性がカテゴリカル属性となる問題において効率的な探索法を提案するとともに,二酸化炭素地中貯留問題へと応用した成果を発表しました.
2.非凸な制約を持ち,制約充足解の探索領域内での割合が著しく小さな最適化問題において,可能な限り制約充足解の集合が凸集合となるような設計変数の変換方法を自動的に獲得する枠組みを提案しました.国際学術論文誌IEEE Access (2022)では,深層生成モデルを活用した設計変数の変換方法を提案し,トポロジー最適化問題へと応用し,その有効性を確認しました.
3.高速に計算可能であるものの計算精度が低いシミュレータが存在する場合,これを使うことが最適化に与える影響を理論解析し,国際学術論文誌Algorithmica (2023)にて発表しました.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究実績の概要に示したように,いずれの研究項目についても当初予定通りの成果が得られています.

Strategy for Future Research Activity

当該年度までに,技術的な基盤は概ね確立され,現実世界のシミュレーションベース最適化への応用も成果発表に至っています.一方で,研究テーマ設定当初には見えていなかった困難さが明らかになってきました.次年度は現実問題への応用事例を増やすとともに,まだ検討されていない現実問題の困難さをモデル化していきます.

  • Research Products

    (8 results)

All 2023 2022

All Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 8 results)

  • [Journal Article] Adaptive scenario subset selection for worst-case optimization and its application to well placement optimization2023

    • Author(s)
      Miyagi Atsuhiro、Fukuchi Kazuto、Sakuma Jun、Akimoto Youhei
    • Journal Title

      Applied Soft Computing

      Volume: 133 Pages: 109842~109842

    • DOI

      10.1016/j.asoc.2022.109842

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Analysis of Surrogate-Assisted Information-Geometric Optimization Algorithms2022

    • Author(s)
      Akimoto Youhei
    • Journal Title

      Algorithmica

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1007/s00453-022-01087-8

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Adaptive Ranking-Based Constraint Handling for Explicitly Constrained Black-Box Optimization2022

    • Author(s)
      Sakamoto Naoki、Akimoto Youhei
    • Journal Title

      Evolutionary Computation

      Volume: 30 Pages: 503~529

    • DOI

      10.1162/evco_a_00310

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Explicitly Constrained Black-Box Optimization With Disconnected Feasible Domains Using Deep Generative Models2022

    • Author(s)
      Sakamoto Naoki、Sato Rei、Fukuchi Kazuto、Sakuma Jun、Akimoto Youhei
    • Journal Title

      IEEE Access

      Volume: 10 Pages: 117501~117514

    • DOI

      10.1109/ACCESS.2022.3219979

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Global Linear Convergence of Evolution Strategies on More than Smooth Strongly Convex Functions2022

    • Author(s)
      Akimoto Youhei、Auger Anne、Glasmachers Tobias、Morinaga Daiki
    • Journal Title

      SIAM Journal on Optimization

      Volume: 32 Pages: 1402~1429

    • DOI

      10.1137/20M1373815

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Few-Shot Image-to-Semantics Translation for Policy Transfer in Reinforcement Learning2022

    • Author(s)
      Sato Rei、Fukuchi Kazuto、Sakuma Jun、Akimoto Youhei
    • Journal Title

      Proceedings of the International Joint Conference on Neural Networks

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1109/IJCNN55064.2022.9892464

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Black-box min-max continuous optimization using CMA-ES with worst-case ranking approximation2022

    • Author(s)
      Miyagi Atsuhiro、Fukuchi Kazuto、Sakuma Jun、Akimoto Youhei
    • Journal Title

      Proceedings of the Genetic and Evolutionary Computation Conference

      Volume: - Pages: 823~831

    • DOI

      10.1145/3512290.3528702

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Monotone improvement of information-geometric optimization algorithms with a surrogate function2022

    • Author(s)
      Akimoto Youhei
    • Journal Title

      Proceedings of the Genetic and Evolutionary Computation Conference

      Volume: - Pages: 1354~1362

    • DOI

      10.1145/3512290.3528690

    • Peer Reviewed / Open Access

URL: 

Published: 2023-12-25  

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