2023 Fiscal Year Research-status Report
Study on an Efficient Unified Method for Obtaining Optimal Design of the Multi-Dimensional, Multi-State and Multi-Objective Network System Considering Similar Shape of Graphs
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22K04603
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| Research Institution | Chiba Institute of Technology |
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Principal Investigator |
秋葉 知昭 千葉工業大学, 社会システム科学部, 教授 (60505767)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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)
肖 霄 東京都立大学, システムデザイン研究科, 准教授 (30707477)
山本 久志 東京都立大学, システムデザイン研究科, 客員教授 (60231677)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 多目的最適化 / 最適設計問題 / ネットワーク / 信頼性 / 多次元・多状態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は多目的最適化問題の一つである多目的ネットワーク最適設計問題において、(a)ネットワークの連結が積層(三次元)で表現できる多層ネットワークの場合、および、(b)各構成要素とシステムが多状態に遷移する多目的ネットワークを対象として、この問題を多次元多状態多目的ネットワークの最適設計問題と定義し、最適設計問題の解法を導くことを目指している。多次元多状態多目的ネットワークの最適設計問題に対し、本研究課題はネットワーク全体を理論的に相似形ネットワーク(SN系)を用いて単純化し、信頼度等評価関数の新たな解法を導き、SN系を考慮して単純化した多次元多状態多目的ネットワークの新たなパレート最適解の厳密解導出方法を提案することで、ネットワーク全体の新たなパレート最適解の厳密解導出方法と、最適設計問題の解法を導く。また、それぞれの導出方法の並列計算の可能性を検討し、成果を集約してSN系を用いた統一的厳密解法を提案する。この提案のために、研究段階を“相似形の場合”と“異形を含む場合”に分割して考える。 2023年度は計算負荷課題であるネットワーク信頼度算出について国内外の研究の再調査を実施し、多目的ネットワーク最適設計問題の解法提案の一つとして、2目的ネットワークのパレート最適解導出方法の改善を進めた。この中でネットワークの構成部品と構成形状の関係から計算効率化を実現できる関係を評価した。また多状態を考慮したSN系の一つである多状態連続 kシステムの信頼性評価方法を提案した．加えて、実社会のネットワークをどのような相似形ネットワークで分割できるのか、その形と分割方法を検討した。加えて多目的ネットワーク最適設計問題における信頼性評価の一つとして適用可能と考える時系列解析を行う際に有用な研究を報告した。
以上の研究成果を論文1件、国際会議報告2件，国内学会報告6件として報告している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2023年度は主に計算負荷の課題となるネットワーク信頼度の従来の国内外の研究の再調査を実施し、ネットワーク信頼度算出に注目した文献を多く調査した。その中で対象としてSN系となりうる場合におけるネットワーク信頼度とコストを評価関数とした2目的ネットワークのパレート最適解導出方法の改善を進めた。この中でネットワークの構成部品と構成形状の関係から計算効率化を実現できる関係を評価し、実社会のネットワークをどのようなSN系で分割できるのか、その形と分割方法を検討している。しかし成果として明らかに分割に適した方法論がまだ得られていない。そして相似形として考えるシステム形状の候補の一つでとしてネットワークの特別な場合である連続-kシステムの研究成果を整理した。また多目的ネットワーク最適設計問題の効果的な解法提案の可能性を検討するために、はじめに2目的ネットワーク最適設計問題のパレート最適解導出方法の改善を行った。従来のアルゴリズムの改善を行い、新たな視点で解法を提案するための準備を進めた。2023年度に上記を検討したがネットワーク信頼度算出の計算負荷がボトルネックであり改善がまだ不足であることから、研究全体としてはやや遅れていると言える。次年度に向けた検討を進める。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度はSN系で単純化できるネットワークについて整理し、その中で異形の場合の矜持について考察を加える。また多層化した場合の特殊例としてSN系の一つである連続-kシステムの３次元に拡張したシステムに注目し、その最適設計理論を整理する。これらの成果を整理統合してまとめることで多次元多状態多目的ネットワークの統一的最適設計方法を検討・提案を目指す。
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| Causes of Carryover |
2023年度はまだ COVID-19の影響で参加を予定した国際会議への渡航ができなかったことにより、発表機会が減少した。2024年度に開催される国際会議に参加し関連研究者と意見交換を行うことで研究をまとめる知見を深める予定である。
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