2020 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 | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
高橋 奈津美 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 電気情報学群, 講師 (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 |
本研究課題では，電力供給システムや通信ルーティング探索システムなどネットワーク構造で表現されるシステムを対象とし，ネットワークのコンポーネントに複数の評価指標を考慮する多目的ネットワークに着目する。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構築を目的としている。
本年度は，効率的な探索領域の削減のためパレート解の特性抽出を行い，さらに評価指標算出の簡易化を検討した。 初めに (1) ネットワークの連結構造の表現・分析のためのグラフ理論，および多目的最適化問題における探索法に関する文献・関連研究の再調査を進めた。さらに，数値実験の分析を進めパレート解となる可能性が高い，優位な構造を持つネットワークの分布範囲の特徴を抽出し，(2) 遺伝的アルゴリズムにおける個体生成および親個体選択のための領域設定に適用した。その結果，優良な個体の選択・生成に繋がり，従来と同等以上のパレート解の探索精度で，かつ解の収束に必要な世代数の削減効果を得た。また，本年度検討したアルゴリズムにおいて，判定が容易である探索領域の制限基準を得たことより，コンポーネントの評価値に変動性があるネットワークモデルの基礎として，上下限値などネットワークの評価指標の近似値の利用可能性を検討した。上記の成果をまとめ，国際学会1件で報告した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度は，コンポーネントの変動性を考慮したモデルへ展開するための基礎として，優位な構造のネットワークの特徴や分布分析と，その特徴を遺伝的アルゴリズムに有効に反映するための探索法の検討・実装を進めた。その結果，解の収束に必要な総個体数が削減され，パレート解探索過程の効率化を進めることができた。本年度検討した遺伝的アルゴリズムでの親個体の選択過程において，ある基準個体の評価指標の値に基づき選択領域の設定をしているため，容易な条件で判定が可能である。一方，現状では信頼度の算出は依然計算負荷が高い状態であるため上下限値等の近似値算出を検討し，その近似値での判定へ拡張する必要があると考えられる。
従って，解の評価指標算出の効率化および簡素化が，変動性のあるネットワークに拡張するためにも重要であり，研究遂行に課題も残っている状況であると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
評価値が変動的な多目的ネットワークモデルへ拡張するため，今後はネットワークの評価指標算出の効率化・簡素化および処理の並列化に向けて取り組む。
ネットワーク評価指標に影響が大きいネットワーク構造の特徴抽出や，ネットワーク評価指標の上下限値利用などを検討し，評価指標算出の効率化・簡素化を目指す。それにより遺伝的アルゴリズムにおける個体生成および選択をさらに効率化する。また検討している遺伝的アルゴリズムでは，探索過程での個体間の独立性が高いため，有効な処理の並列化が可能であると考えられる。また，評価指標算出の簡略化および処理の並列化のため，ネットワークのモジュール化も有効であると考える。これらをまとめ，相互性を考慮したネットワークの多目的最適化問題に対応可能な，柔軟性の高い最適解探索方法の構築を目指す。
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| Causes of Carryover |
参加を予定していた学会や国際会議の中止や延期が多く生じたため，支出に残余が発生した。しかし，徐々にオンライン開催の学会も増えて来ており，オンライン参加に対応した機器を導入し，積極的に学会に参加し研究者間で議論を深める。そして，研究成果をまとめ論文として投稿するための準備を進める予定である。
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