2020 Fiscal Year Research-status Report
解の制約許容量を活用する進化計算による制約付き多目的最適化
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19K20346
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
宮川 みなみ 信州大学, 学術研究院工学系, 助教 (40793964)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 多目的最適化 / 進化計算 / 制約付き最適化 / 制約許容量 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
進化計算による制約条件を有する多目的最適化問題の解法において，これまで制約条件に対する解の評価指標としては制約違反量を用いており，違反している制約のみに注目してきた．本研究では，満たしている制約(不等式制約)についても，違反するまでの余裕を制約許容量と呼び，新たに評価指標として導入して解探索に活用することによって，解探索性能を向上させる方法などについて検討している．2020年度は，実問題でも多く見られる制約境界(実行可能領域の境界)に最適解が存在する問題に注目し，交配する親(解)ペアを解の制約許容量と制約違反量を考慮して選択することで制約境界付近に高確率で解を生成する方法を提案した．このとき，各制約の許容量と違反量はスカラー化せずベクトル値として保持して扱うことが重要である．ベンチマーク問題には制約境界付近に最適解が存在する多目的ナップザック問題を用い，従来の交配法と比較したところ，得られた最適解集合は収束性と多様性の両面で優れており，解探索性能の向上が確かめられた．またその効果は制約が厳しい問題ほど大きくなる傾向があった．研究成果は国内学会進化計算シンポジウム2020で発表し，プレゼンテーション賞を受賞した．また，実際に選択された交配解ペアや，生成された解の特徴(制約許容量・違反量や目的関数値など)について解析し，手法ごとの特徴を確認した．これらの成果はジャーナル論文としてまとめて投稿する．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
制約の活性に関して問題クラスを整理していく中で，昨年から検討してきた提案の交配手法について，より性能向上効果が得られると考えられる問題に注目して手法を確立することが重要と考え，継続して検討したため，研究期間の延長を要した．しかし，制約許容量の活用効果や影響について詳細に検証できた．これらの知見は次の研究事項に生かしていく．
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| Strategy for Future Research Activity |
一般に子個体は2つの解に交叉・突然変異といった遺伝的操作によって生成される．ここでは，複数の解の集合の制約許容・違反量，目的関数値から，設計変数空間の有望領域を推定して解探索に活用する研究事項Bに取り組み，制約許容量の利用による制約充足領域の推定精度の改善に伴って，探索を促進する有望解を生成できることを明らかにする予定である．成果は国際学会への投稿を目指す．
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| Causes of Carryover |
研究計画の変更により，次の研究事項を開始する次年度に新たに必要となる計算機等を購入する．また，感染症対策のために学会がオンライン化され，参加費や交通費などの経費が掛からなかった．
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