2012 Fiscal Year Research-status Report
記号データへの効果的な近傍埋め込みに基づくナース・スケジューリング法の開発
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24700237
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | Ube National College of Technology |
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Principal Investigator |
久保田 良輔 宇部工業高等専門学校, 制御情報工学科, 准教授 (50432745)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 確率的近傍埋め込み法 / 粒子群最適化法 / 遺伝的アルゴリズム |
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| Research Abstract |
本研究では，看護師の労働負荷を軽減し，質の高い医療サービスを提供することを目的として，勤務表作成に関する熟練者の知識を柔軟に取り入れたナース・スケジューリング法を開発する．具体的には，まず，勤務表を構成する局所的な記号パターンのブロックに着目し，局所記号パターン同士の隣接関係（類似性）を確率的近傍埋め込み法に基づいて表現する必要がある．
今年度は，局所記号パターン同士の隣接関係を記述することを念頭においた，確率的近傍埋め込み法の改良を行った．確率的近傍埋め込み法は，高次元空間におけるデータの隣接関係を保持したまま，データを低次元の空間へ写像するアルゴリズムであり，具体的には，低次元空間における各データの写像先の探索を行っている．しかし，この方法には，探索の初期値によっては，適切な写像関係が得られない場合があるという問題がある．
本研究では，従来の確率的近傍埋め込み法と粒子群最適化法を併用することで，この問題を解決した．具体的には，まず，確率的近傍埋め込み法で探索を行い，その後，確率的近傍埋め込み法に用いられているデータの隣接関係の尺度を評価関数とした粒子群最適化法を用いて，再探索を行うことで，適切な写像関係を安定して獲得することが可能となった．今後は，このアルゴリズムを記号パターンへ応用し，その性能を評価する予定である．
また，他の探索アルゴリズムについても，その探索性能の改善を行った．具体的には，遺伝的アルゴリズムの選択・淘汰法を改良を行い，その有効性を実問題を通して検証した．今年度は，実問題として一般的な画像情報を扱ったが，今後は記号データへ応用していく予定である．
さらに，勤務表内に含まれる特徴的なパターンの抽出を行う方法について，基礎実験による性能評価を行った．
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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
本研究の基礎となる確率的近傍埋め込み法について，使用するデータの性質によってはその性能が最大限に発揮されないことが基礎実験により明らかになったため，その改良のための時間を別途要した．この点については，当初の計画からは若干遅れているが，次年度以降で計画の遅れを十分に取り戻すことができると考えている．
上記の改良と平行して行った勤務表データの解析や，探索方法の改良については，予定した通りの進度で研究を遂行できている．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに改良した確率的近傍埋め込み法に，勤務表に含まれる記号データを適用する予定である．特に，勤務表データから得られた頻出パターン抽出アルゴリズムと確率的近傍埋め込み法を組み合わせることで，さらなる高性能化が期待できる．また，バイナリ遺伝的アルゴリズムの探索性能と学習性能について改良を行い，その基本性能を検証する予定である．その後，記号データからの普遍的な特徴を抽出する方法を新たに開発し，実際の勤務表データに適用する予定である．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
大型の機材等については，初年度の経費で購入したため，次年度の経費は，新たな研究資料の収集とこれまでの研究成果の発表のための旅費や，学会参加費，論文掲載料が主となる．
成果発表や資料収集については，国内のシンポジウムのみにとどまらず，国際会議においても，幅広く行う予定である．また，国内シンポジウムや国際会議における資料収集については，膨大な件数の発表が並列で行われるため，その補助者が必要であり，そのための旅費等も必要である．
上記以外では，プリンタのトナーなどの消耗品や，有償ソフトウエアMATLABの年間保守契約費用などに充てる予定である．
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