2019 Fiscal Year Research-status Report
相互作用性を考慮した変動的多目的ネットワークの評価手法
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19K15241
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| Research Institution | Aoyama Gakuin University |
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Principal Investigator |
高橋 奈津美 青山学院大学, 理工学部, 助教 (60780319)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 多目的ネットワーク / パレート最適 / 最適設計 / アルゴリズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電力供給システムや，通信ルーティング探索システムといった我々の社会基盤を支えるシステムには，ネットワーク構造を有するものが多く存在する．本研究課題では，ネットワーク構造を有するシステムにおける多目的最適化問題に注目している．特に，現実社会における状況の変動や，ネットワークにおけるコンポーネントの故障等の波及効果を考慮するために，コンポーネント間での相互作用性を考慮した変動的な多目的ネットワークに対する評価手法の提案を目的とする．
本年度は，次年度以降にコンポーネントの波及効果を考慮した問題での解法検討を行うための準備として，パレート解の特徴や分布分析と，応用可能性のある関連研究の検討に取り組んだ．初めに１）グラフ理論におけるネットワークの連結構造表現や，コンポーネントの評価指標が多値であるモデルなど関連研究の文献調査を行った．次に信頼度を考慮した問題において，ノード・エッジに与える評価値の範囲やネットワーク規模を変化させた数値実験を行い，２）パレート解の分布範囲やパレート解となるネットワークのコンポーネントの特徴を分析した．そして，その分布範囲やコンポーネントの優位性を，遺伝的アルゴリズムの個体の生成や選択過程に反映させることを検討した．また，３）選択する戦略によってコンポーネントの評価値が変化する経路探索問題に着目し，分枝限定に基づいたアプローチを検討し解探索の効率化を図った．これらの成果を国際学会３件，国内発表１件にまとめた．
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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
今年度は，次年度以降にコンポーネントの波及効果を考慮したモデルへ展開するための準備として，パレート解の特徴や分布分析と応用可能性のある関連研究の検討に取り組んだ．信頼度を考慮した問題において，パレート解の分析結果を解の生成や選択過程に反映させた遺伝的アルゴリズムを提案した．また，選択する戦略によってコンポーネントの評価値が変化するネットワークモデルに着目し，分枝限定に基づいたアプローチを検討した．
遺伝的アルゴリズムに基づいた提案法において，信頼度算出方法は改良の必要性があるものの，解の探索精度は良好な結果を得た．また，評価値が変化するモデルにおいて探索を効率化することができた．これより本年度は研究計画に基づき概ね計画通りに進行していると考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は静的ネットワークにおいて更なる検証と計算の効率化を行い，本年度得られた結果と併せて評価値が変動的な多目的ネットワークモデルへの拡張を図る．
パレート解となるネットワークのコンポーネントの特徴分析の結果に加え，ネットワークの評価指標に影響を与えるネットワーク構造を分析し，その構造の特徴抽出及び影響度の指標化を目指す．そして，その影響度の指標に基づきネットワークを分割し，計算を並列化することを検討する．また，本年度着手した，状況により評価値が変化するモデルを，信頼度を評価指標とするネットワークに適用することを考える．
これらを踏まえて，変動的な相互作用性を考慮したネットワークの多目的最適化問題に対し，柔軟性の高い最適解探索方法を提案すること目指す．．
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| Causes of Carryover |
学会の開催日程により，当初計画より参加した学会件数が減少したこと，また，今年度は研究の取り組みとして主に分析や応用可能性の検討を行ったが，既存の計算機環境で研究が実施可能であったため，次年度使用額が生じた．
計算環境について，次年度に多くの数値実験および処理の並列化を予定しているため，研究実施に適した計算機を購入する予定である．また社会状況を考慮しつつ，可能な範囲で積極的な国内外の学会参加を検討している．
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