アントコロニー最適化手法の枠組みの拡張に関する研究

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22500215
• Research Institution: Hannan University
• Principal Investigator: 筒井 茂義 阪南大学, 経営情報学部, 教授 (90188590)
• Keywords: アントコロニー最適化手法 / ACO / 組合せ最適化問題 / 2次割当て問題 / GPU計算 / 超並列計算

Research Abstract

アントコロニー最適化(Ant Colony Optimization,ACO)手法は,アリの採餌行動の際の経路生成過程にヒントを得た探索手法であり,巡回セールスマン問題(Traveling Salesman Problem, TSP),2次割当て問題(Quadratic Assignment Problem, QAP)など多くの組合せ最適化問題に適用され,有効な結果が得られている.アリはフェロモンを介したコミュニケーションを行いながら群れで行動し,ある種の秩序を形成する.ACOでは,この秩序形成過程を探索に用いる.ACOの基本モデルは,Dorig0らによるAntSystem(AS,1996)と呼ばれるアルゴリズムに代表される.その後,多くの改良型ACOアルゴリズムが提案されている.本研究では,申請者が提案したcAS(Cunning Ant System)を用いた.
多くの組合せ最適化問題では,解を高速に解くことが重要となっている.例えば,スケジューリング問題では,条件の変更などによりリスケジューリングが必要になり,実時間で高速に解を求めることが要求される.近年,GPU(Graphic Processing Unit)による超並列計算(以下,GPU計算)が注目されているが,本年度はGPU計算を適用して,ACOを超並列計算する方法の研究に重点を置いた.GPU計算では,多数のスレッドをを効率的に動作させることが重要となる.このため方法として,MATA(Move-Cost Adjusted Thread Assignment)と呼ぶ方法を提案し,代表的な組合せ最適化問題であるQAPに適用し,その効果を確認した.

Current Status of Research Progress

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

Reason

計画ではEDAとの融合について記述しているが,平成23年度の成果として公表できていないが,平成24年度に公表する予定である(論文はすでに採録されている).

Strategy for Future Research Activity

今後の推進方策に関しては,次年度の平成24年度が本研究の最終年度となるため,計画に沿った研究の実施・成果の公表を行い,研究の総合的なまとめに向かって研究を推進する予定である.

Research Products

• [Journal Article] A Comparative Study of ACO and EDA Schemes in Solving QAPs (2011)
  • Author(s): Shigeyoshi Tsutsui, Lin Son
  • Journal Title: 12th International Symposium on Advanced Intelligent System Pages: 338-341
• [Journal Article] ACO with Tabu Search on a GPU for Solving QAPs using Move-Cost Adjusted Thread Assignment (2011)
  • Author(s): Shigeyoshi Tsutsui, Noriyuki Fujimoto
  • Journal Title: Genetic and Evolutionary Computation Conference Pages: 1547-1554
  • DOI: 10.1145/2001576.2001785
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fast QAP solving by ACO with 2-opt local search on a GPU (2011)
  • Author(s): Shigeyoshi Tsutsui, Noriyuki Fujimoto
  • Journal Title: IEEE Congress on Evolutionary Computation Pages: 812-819
  • DOI: 10.1109/CEC.2011.5949702
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 進化計算による組合せ最適化問題へのアプローチ (2011)
  • Author(s): 筒井茂義
  • Organizer: 日本オペレーションズ・リサーチ学会関西支部産学官交流会「インテリジェント技術とOR」
  • Place of Presentation: 大阪府立大学中之島サテライト(大阪市)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-11-26
• [Presentation] GPU計算におけるSIMTを考慮したQAPの効率的な並列計算解法について (2011)
  • Author(s): 筒井茂義
  • Organizer: 平成23年(2011年)電気学会電子・情報・システム部門大会
  • Place of Presentation: 富山大学五福キャンパス(富山市)
  • Year and Date: 2011-09-08
• [Remarks]
  • URL: http://www.hannan-u.ac.jp/~tsutsui/