2015 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
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26330272
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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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)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 大域的多峰性 / 多数目的性 / 進化計算 / 有望個体囲い込み法 / AREX-NSH / 政策の多様性 / PF-XC |
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| 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．本年度は，特に，大域的多峰性空間における良質な近似解探索に重点を置いて研究を推進した．今年度の主な研究成果は以下の7つにまとめられる．1) 大域的多峰性関数最適化において，一度の探索で最適解に加えて複数の有力局所解で発見できる新たな有望個体囲い込み法を提案し，困難な実問題として知られる3枚組レンズ設計問題に適用してその有効性を確認した．2) 探索履歴を用いない実数値交叉AREX-NSHを提案し，最適解からマハラノビス距離の意味で遠い領域に集団が初期化された場合に，既存手法AREXよりも優れた探索性能を示すことを数値実験により確認した．3) 個体生成分布の形状変化を強調する自然進化戦略を提案し，既存手法iADX-NESおよびCMA-ESよりも優れた探索性能を示すことを数値実験により確認した．4) 未知パラメータを有する非線形システムの状態推定を行うため，昨年度提案したPF-XCの拡張を行い，数値実験によりその有効性を確認した．5) 政策の多様性を重視した直接政策探索法を提案し，複数の局所最適政策が存在する多峰性景観環境において，既存手法Population-based Policy Gradient法 (PPG)およびマルチスタートOLPOMDPよりも，ベンチマーク問題である2分木問題において，優れた性能を示すことを数値実験により確認した．6) 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まとめて投稿した．7) 多数目的関数最適化のためのAWA-SSCWAとAWA-ERの研究成果が学術論文として掲載された．
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| 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，複数の有力局所解の列挙を行うことができる有望個体囲い込み法に加えて，探索履歴を用いない実数値交叉AREX-NSHおよび個体生成分布の形状変化を強調する自然進化戦略を提案し，数値実験によりそれぞれの有効性を確認できた．また，昨年度初期検討を行ったPF-XCの拡張を行い，未知パラメータを有する非線形システムの状態推定問題における有効性を数値実験により確認できた．当初の予定通り，AWA-SSCWAとAWA-ERの研究成果が学術論文として掲載され，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，複数の局所最適政策が存在する多峰性景観環境における最適政策獲得問題を対象として，新たな直接政策探索法を提案して，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．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28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，有望個体囲い込み法をより大規模なレンズ設計問題に適用して，手法の問題点を洗い出すとともに，問題点の改良を行う予定である．また，多数目的性を有する問題における良質な近似解の探索の観点から，AWA-ERにより得られる近似解集合の被覆度をさらに向上させる手法の提案，新たな多目的局所探索法の提案を行う予定である．さらに，AREX-NSH，個体生成分布の形状変化を強調する自然進化戦略，PF-XC，政策の多様性を重視した直接政策探索法の研究成果を学術論文として投稿する予定である．
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由は以下の２点である．
(1) 平成27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．
(2) 投稿が間に合わなかった学術論文があるため．
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| 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．
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Research Products
(9 results)
