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バイナリー二次計画問題に対する効率的な近似解法の開発

Research Project

Project/Area Number 12780247
Research Category

Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field 計算機科学
Research InstitutionOkayama University of Science

Principal Investigator

片山 謙吾  岡山理科大学, 工学部, 講師 (80309541)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 成久 洋之  岡山理科大学, 工学部, 教授 (30140479)
Project Period (FY) 2000 – 2001
Project Status Completed (Fiscal Year 2001)
Budget Amount *help
¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
Fiscal Year 2001: ¥300,000 (Direct Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2000: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Keywordsバイナリー2次計画問題 / 局所探索法 / 遺伝的局所探索法 / アニーリング法 / 反復局所探索法 / 地形解析 / メタ戦略 / 組合せ最適化 / バイナリー二次計画問題 / k-opt局所探索法
Research Abstract

バイナリー2次計画問題(BQP)に対するさまざまな近似解法(メタ戦略)の開発を行った.以下では各アルゴリズム別に,アルゴリズム概要,結果,明らかになった事項などを簡潔に示す.
1.ランダムk-opt局所探索法(ランダムk-opt法)
新たに開発したランダムk-opt法は,ランダム性を巧妙に導入した可変深度探索により実現され,従来法よりも平均的に良好な局所最適解を算出可能であることが明らかになった.
2.シミュレーティッドアニーリング法
新たに開発したシミュレーティッドアニーリング法(SA)は,巧妙な再加熱および近傍解のゲイン値を高速に計算可能なデータ構造を採用することで,大規模なBQPに対しても効率的に良好な結果を算出できることが明らかになった.なお,ORLIBに準備されているBQPの幾つかの大規模問題例において新しい最良解が本SAにより極めて短時間で発見された.現在これらは既知の最良解となっている.
3.遺伝的局所探索法
1.で示したランダムk-opt法を組み込むことにより新たに開発した遺伝的局所探索法(GLS)は,2.で示したSAよりもある程度計算時間を必要とするが,既知の最良解を頻繁に算出可能であることが明らかになった.
4.反復局所探索法
1.のランダムk-opt法を用いて新たに開発した反復局所探索法(ILS)は,対象とする問題例に依存するが,2.で示したSAおよび3.のGLSよりも,効率的に既知の最良解を頻繁に算出できることが明らかになった.本ILSでは,局所最適解からの脱出時に幾つかのビットの反転を行うが,ランダムk-opt法を組み込んだILSの場合は,他の局所探索法を組み込むよりも少ないビット反転で十分な性能を発揮することが観測された.これは,上記したメタ戦略(近似解法)の改良版を考慮する際にも貴重な観測結果であるとともに,局所探索過程を含む近似解法全般において重要な特長であると考えられる.

Report

(2 results)
  • 2001 Annual Research Report
  • 2000 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All Other

All Publications (12 results)

  • [Publications] Kengo Katayama: "Performance of simulated annealing-based heuristic for the unconstrained binary quadratic programming problem"European Journal of Operational Research. Vol.134 No.1. 103-119 (2001)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] 片山 謙吾: "バイナリー2次計画問題に対する変形k-opt局所探索法"電子情報通信学会 論文誌(A). Vol.J84-A No.3. 430-435 (2001)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] 片山 謙吾: "バイナリー2次計画問題の地形解析と遺伝的局所探索の性能"電子情報通信学会 論文誌(A). Vol.J84-A No.10. 1258-1271 (2001)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] Kengo Katayama: "Solving Large Binary Quadratic Programming Problems by Effective Genetic Local Search Algorithm"Proceedings of the 2000 Genetic and Evolutionary Computation Conference (GECCO-2000). 643-650 (2000)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] Kengo Katayama: "On Fundamental Design of Parthenogenetic Algorithm for the Binary Quadratic Programming Problem"Proceedings of the 2001 Congress on Evolutionary Computation (CEC-2001). Vol.1. 356-363 (2001)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] 片山 謙吾: "バイナリー二次計画問題に対する局所探索法について"岡山理科大学紀要. Vol.35. 179-187 (1999)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] Kengo Katayama: "Performance of simulated annealing-based heuristic for the unconstrained binary quadratic programming problem"European Journal of Operational Research. (Accepted for Publication).

    • Related Report
      2000 Annual Research Report
  • [Publications] 片山謙吾: "バイナリー2次計画問題に対する変形k-opt局所探索法"電子情報通信学会 論文誌(A). Vol.J84-A No.3. 430-435 (2001)

    • Related Report
      2000 Annual Research Report
  • [Publications] 片山謙吾: "バイナリー二次計画問題に対する局所探索法について"岡山理科大学紀要. Vol.35. 179-187 (1999)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] Kengo Katayama: "Solving Large Binary Quadratic Programming Problems by Effective Genetic Local Search Algorithm"Proc.of the 2000 Genetic and Evolutionary Computation Conference (GECCO-2000). 643-650 (2000)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] 片山謙吾: "バイナリー二次計画問題に対する反復局所探索法の基礎的設計について"電子情報通信学会 信学技術報告 COMP2000-11. Vol.100 No.52. 41-48 (2000)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] Kengo Katayama: "A Comparison of Genetic Local Search Algorithms for Binary Quadratic Programming"Tech.Rep.of IEICE, COMP2000-12. Vol.100 No.52. 49-56 (2000)

    • Related Report
      2000 Annual Research Report

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Published: 2000-04-01   Modified: 2016-04-21  

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