2014 Fiscal Year Research-status Report
構造をダイナミックに変化させる粒子群最適化法の提案とその分岐解析への応用
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24700226
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| Research Institution | Kagawa University |
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Principal Investigator |
松下 春奈 香川大学, 工学部, 助教 (00604539)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 群知能 / 非線形最適化問題 / 粒子群最適化 / ホタル・アルゴリズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
問題に応じて結合関係を自動的に変化させるPSOの実社会問題への適用
動的に結合関係を変化させるPSO（IPSO）を実社会最適化問題である最短経路探索問題へ適用し、その有効性を確認した。しかしながら、IPSOは収束が早いが局所解に陥りやすいというPSOの特性を改善しきれたとはいえず、また、計算時間がかかるという欠点もあった。
そこで、動的に変化する結合を持つホタル・アルゴリズム（FA-DC）を提案した。標準的なホタル・アルゴリズム（FA）においては、各ホタルの光強度は目的関数によって決定され、
異なる光強度を持つ2匹のホタルでは、光強度の弱いホタルがもう一方の明るいホタルの方向に必ず引き寄せられる、一方，FA-DCのホタルは、ホタル間の結合関係に従って動く。もし自分より明るいホタルが存在したとしても、そのホタルと結合されていなければ，光強度の弱いホタルは明るいホタルに引き寄せられない。さらに、FA-DCの結合関係はイタレーション毎に変化する。これらの振る舞いは、解の多様性を生み出し、ホタルが局所解に陥ることを防ぐ効果がある。FA-DCを28個の最適化ベンチマーク関数に適用し、標準FAと粒子群最適化（PSO）と比較することで、提案手法の有効性を確認した。
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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
１編の学術論文、１編の国際議論文、及び３編の国内研究会での発表を行なっていることから、順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまではPSOで研究を行ってきたが、最適化性能の関係から、提案FAを用いることにする。
A）昨年に引き続き、提案FAを用いて、系の最適パラメータを探索することで、分岐点を見つけ出す。解析対象には、太陽電池をモデル化した電気回路を用いる。まず、日射強度が変化しない太陽電池回路に対して、提案FA を用いたパラメータ設定を適用する。スイッチ力学系を用いた太陽電池回路の安定周期解は、周期倍分岐を経て不安定周期解へ変化する。また、この不安定周期解の時のパラメータは、システムの最大電力を引き出すことが知られている。この、周期倍分岐と最大電力を与えるパラメータを導く２つの式を、多目的最適化の目的関数とし、提案FA でのパラメータ最適化を試みる。しかしながら、従来型FA では、局所解から抜け出すことができないため、成功率が低い。提案FA を用いることで、更に精度の高い結果が得られると考える。しかし、多数のパラメータに対する分岐解析は複雑なため、まずは最適化するパラメータを少なく設定し、徐々に増やしていくことで、最適化の難易度をあげる。提案FA の検討、修正を繰り返すことを予定している。
B) 次に、実際の太陽電池設置時の様に、日射強度が時間に依存して変化する場合の回路に、提案FA を適用し、最大電力を出力する最適値パラメータ設定を行う。応募者は以前の研究において、日射強度が固定である太陽電池回路に対するFA でのパラメータ最適化を提案しているが、日射強度が変化する回路においては、まだ誰も検討できていないのが現状である。粒子数が固定である従来FA とは異なり、状況に応じてネットワーク構造を変化させる本手法は、日射強度に出力が依存する太陽電池回路には、非常に有効であることが期待できる。これにより、FA の応用と、新しい分岐解析の両観点からの成果が得られ、様々な分野への発展が期待できる。
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| Causes of Carryover |
産休、育休による研究中断のため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究期間を１年延長し使用する。
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Research Products
(5 results)
