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2014 Fiscal Year Research-status Report

大域的多峰性と多数目的性に着目した未知解探索アルゴリズム

Research Project

Project/Area Number 26330272
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

小野 功  東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (00304551)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords大域的多峰性 / 多数目的性 / 進化計算手法 / 有望個体囲い込み法 / niching / PF-XC / AWA-ER
Outline of Annual Research Achievements

本研究課題の目的は,大域的多峰性,多数目的性を有する問題において良質な近似解の発見を可能とする新たな探索アルゴリズムを提案することである.本年度の主な研究成果は以下のようにまとめられる.
1. 大域的多峰性空間における良質な近似解の探索の観点から,以下の研究1~4に取り組んだ.研究1では,非明示制約と有望領域の非凸性に対処した新たな有望領域囲い込み法を提案した.研究2では,自然進化戦略のための大域的多峰性関数における複数有力解の探索の新たなniching手法を提案した.研究3では,TSPにおいて,大域的多峰性に起因すると考えられる探索の困難さに対処するため,GA-EAXのための新たな探索ステージ切換条件とマルチスタート戦略を提案した.研究4では,動的システムの状態推定問題を対象とした初期検討として,交叉REXに基づく新たな粒子フィルタPF-ICおよびPF-XCの提案を行った.研究1~4のいずれにおいても,数値実験により,提案手法がそれぞれにおける最も有力な既存手法の性能を凌駕することを確認した.特に,研究1では,困難な実問題として知られるレンズ系設計問題において提案手法の有効性を確認した.
2. 多数目的問題における良質な近似解集合の探索の観点から,以下の研究5, 6に取り組んだ.研究5では,最も強力な既存手法の一つであるAWAの収束性を向上させたAWA-SSCWAおよびAWA-SSCWAの改良版であるAWA-ERを提案した.数値実験により,AWA-ERがAWAよりも良質な近似解集合を得られることを確認した.研究6では,多数目的問題において多目的進化アルゴリズム(MOEAs)により求められた近似解集合の精度を改善するための新たな局所探索法を提案した.数値実験により,提案手法が,最も強力なMOEAの1つであるNSGA3により求められた近似解集合の精度を改善できることを確認した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

今年度は,大域的多峰性空間における良質な近似解探索の観点から,非明示制約と有望領域の非凸性に対処した新たな有望領域囲い込み法,および,自然進化戦略のための大域的多峰性関数における複数有力解の探索の新たなniching手法を提案し,数値実験によりそれぞれの有効性を確認できた.また,多数目的問題における良質な近似解集合探索の観点から,最も強力な既存手法の一つであるAWAの収束性を向上させたAWA-ER,および,修正チェビシェフノルム法に基づく局所探索法を提案し,数値実験によりそれぞれの有効性を確認できた.以上より,当初の目的を達成できたと考えている.さらにこれに加えて,TSPにおいて大域的多峰性に起因すると考えられる探索の困難さに対処するため,GA-EAXのための探索ステージ切換条件とマルチスタート戦略を提案して数値実験によりその有効性を確認できた点,動的システムの状態推定問題を対象とした初期検討としてPF-ICとPF-XCを提案して数値実験によりその有効性を確認できた点を考慮して,当初の計画以上に進展していると判断した.

Strategy for Future Research Activity

平成27年度は,大域的多峰性空間における各大谷内の探索,および,多数目的問題においてスカラー化された目的関数の探索において性能劣化の原因となっている陵構造に対処した新たな探索アルゴリズムを提案し,その有効性を数値実験により確認する予定である.また,平成26年度において初期検討を行ったPF-XCをさらに発展させて,より高次元の問題においても精度よく推定が行えるような手法を提案し,数値実験によりその有効性を確認する予定である.さらに,GA-EAXのための探索ステージ切換条件とマルチスタート戦略に関する研究成果を学術論文として投稿する予定である.

Causes of Carryover

平成26年度に投稿した学術論文が年度内に掲載されなかったため.

Expenditure Plan for Carryover Budget

学術論文の掲載料および別刷り料に充てる予定である.

  • Research Products

    (11 results)

All 2015 2014

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (9 results)

  • [Journal Article] Improvement of Convergence Properties in Adaptive Weighted Aggregation for Multiobjective Continous Optimization2014

    • Author(s)
      Shioda, T., Nagata, Y. and Ono, I
    • Journal Title

      Proc. SICE Annual Conf. 2014

      Volume: 1 Pages: 1210-1215

    • DOI

      10.1109/SICE.2014.6935257

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Improving Estimation Accuracy of Particle Filter by Efficient Interpolation Based on Crossover2014

    • Author(s)
      Sasaki, T. Nagata, Y. and Ono, I
    • Journal Title

      Proc. SICE Annual Conf. 2014

      Volume: 1 Pages: 1216-1221

    • DOI

      10.1109/SICE.2014.6935258

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 非明示制約と有望領域の非凸性に着目した有望個体囲い込み法とレンズ系設計への適用2015

    • Author(s)
      戸田淳,小野功
    • Organizer
      第52回システム工学部会研究会
    • Place of Presentation
      近畿大学東京センター(東京都)
    • Year and Date
      2015-03-10 – 2015-03-10
  • [Presentation] 多目的関数最適化のための修正チェビシェフノルム法に基づく局所探索法の一検討2015

    • Author(s)
      塩田哲哉,小野功
    • Organizer
      第8回進化計算学会研究会
    • Place of Presentation
      拓殖大学(東京都)
    • Year and Date
      2015-03-05 – 2015-03-06
  • [Presentation] 自然進化戦略のための大域的多峰性関数における複数有力局所解の探索の枠組み2015

    • Author(s)
      藤橋貞光,小野功
    • Organizer
      第8回進化計算学会研究会
    • Place of Presentation
      拓殖大学(東京都)
    • Year and Date
      2015-03-05 – 2015-03-06
  • [Presentation] 被覆度向上のためのAWA-SSCWA におけるスカラー化関数切り替えに関する一検討2014

    • Author(s)
      塩田哲哉, 小野功
    • Organizer
      進化計算シンポジウム2014
    • Place of Presentation
      安芸グランドホテル(広島県)
    • Year and Date
      2014-12-20 – 2014-12-21
  • [Presentation] 交叉REXを用いたアンサンブルの等方的拡張による粒子フィルタの推定精度向上2014

    • Author(s)
      佐々木琢, 小野功
    • Organizer
      進化計算シンポジウム2014
    • Place of Presentation
      安芸グランドホテル(広島県)
    • Year and Date
      2014-12-20 – 2014-12-21
  • [Presentation] TSPのためのGA-EAXにおける探索ステージ切換条件に関する一検討2014

    • Author(s)
      山越幸太, 永田裕一, 小野功
    • Organizer
      システム・情報部門学術講演会2014
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山県)
    • Year and Date
      2014-11-21 – 2014-11-23
  • [Presentation] 有望個体囲い込み法によるレンズ系設計2014

    • Author(s)
      戸田淳, 小野功
    • Organizer
      システム・情報部門学術講演会2014
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山県)
    • Year and Date
      2014-11-21 – 2014-11-23
  • [Presentation] 弱パレート解を有する多目的関数最適化問題のためのAWAの拡張に関する一検討2014

    • Author(s)
      塩田哲哉,益富和之,小野功
    • Organizer
      電気学会C部門大会
    • Place of Presentation
      島根大学(島根県)
    • Year and Date
      2014-09-03 – 2014-09-06
  • [Presentation] 多目的連続関数最適化のためのAWA-SSCWAの探索性能向上2014

    • Author(s)
      塩田哲哉,小野功
    • Organizer
      第7回進化計算学会研究会
    • Place of Presentation
      近畿大学(大阪府)
    • Year and Date
      2014-08-28 – 2014-08-29

URL: 

Published: 2016-05-27  

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