2023 Fiscal Year Research-status Report
循環・螺旋型システムズアプローチに基づくデータ駆動型問題生成機能統合最適化法
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22K04157
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
安田 恵一郎 東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (30220148)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田村 健一 東京都立大学, システムデザイン研究科, 助教 (40534912)
相吉 英太郎 東京都立大学, システムデザイン研究科, 客員教授 (90137985)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 循環・螺旋型システムズアプローチ / 能動学習統合化最適化法 / システム最適化 / 学習 / モデリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では，モデリングによる問題生成機能と最適化手法を統合化した新たな最適化法の枠組みの提案とアルゴリズムの構築を目指している。具体的には，実装後の実システムから改めて得られる新データによって駆動される問題自体の進化により，① 不確性・予測不可能性への対処，② 構造的な柔靭性の獲得，③ 市場機能の導入下での分散性・階層性への適用，④ 要素間・部分システム間の関係性構築，などである。上述の研究目的を達成するためには，(a)モデリング機能を用いた最適化問題の定式化，(b)等式制約条件，不等式制約条件，目的関数生成機能をも統合化した新しい最適化法の構築，(c)これらの手法の離散型最適化問題・多目的最適化問題への拡張を行う必要がある。本年度は，昨年度の成果を踏まえ，研究課題(a)，(b)，(c)に関する検討を進めた。
(1)機械学習によるモデリング機能と最適化機能を統合化したモデリング駆動最適化問題の定式化：普遍近似定理に基づいてモデリングによる代理モデルの出力誤差を評価するために一様ノルムを導入し，入出力データのサンプルごとにその近似精度を不等式制約条件として最適化問題に取り込むことを提案した。
(2)ブラックボックス最適化における制約条件を考慮した進化型最適化法の構築：探索履歴情報を外部アーカイブに記憶し，外部アーカイブの更新規則と探索点の実行可能性に基づく突然変異機構をDifferential Evolutionに埋め込むことで，効率的な実行可能解獲得を可能とする有制約DEを構築した。
(3)離散型ブラックボックス最適化における最適化法の構築のための基礎検討：解空間の階層構造に基づく組合せ最適化手法における縮退の発生に応じて適応的に縮退対処の強弱を調整する縮退対処法を導入することで，解空間の階層構造に基づく多点探索における探索点の縮退軽減と探索性能向上を実現した。
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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
昨年度の研究成果を踏まえ，(a)モデリング機能を用いた最適化問題の定式化，(b)等式制約条件，不等式制約条件，目的関数生成機能をも統合化した新しい最適化法の構築，(c)これらの手法の離散型最適化問題・多目的最適化問題への拡張を行う必要がある。
本年度は，昨年度の研究成果を踏まえ，上記の研究課題(a)，(b)，(c)に関する検討を更に進め，研究課題達成のために必要となる基盤的な成果を得ており，研究はおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究目的を達成するためには，(a)モデリング機能を用いた最適化問題の定式化，(b)等式制約条件，不等式制約条件，目的関数生成機能をも統合化した新しい最適化法の構築，(c)これらの手法の離散型最適化問題・多目的最適化問題への拡張を行う必要がある。
主要課題(a)，(b)，(c)に関する本年度の研究成果を踏まえ，研究計画に従って，今後の研究を推進する予定である。
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| Causes of Carryover |
今年度の研究成果を取り纏めて投稿した２件の学術論文の査読が継続中であり，今年度中の掲載に至らなかったため，論文掲載料の支払いが次年度以降となることとなり，今年度の使用額が予定額を下回った。
次年度は，論文掲載料，および学会・会合等への参加費・旅費等による支出が見込まれ，繰り越した予算も併せて使用する予定である。
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