動的環境変動に対する進化型適応アルゴリズムの開発

• 研究課題/領域番号: 09750495
• 研究種目: 奨励研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 計測・制御工学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 喜多 一 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (20195241)
• 研究期間 (年度): 1997 – 1998
• 研究課題ステータス: 完了 (1998年度)
• 配分額: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円); 1998年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 1997年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: 環境変動への適応 / 遺伝アルゴリズム / 多様性維持 / エントロピー / 遺伝子アルゴリズム / メモリベースドアプローチ

研究概要

本研究では動的に変動する環境に進化的手法を用いて適応するアルゴリズムの開発を行っている.環境変動への適応は知的なシステムの構成を目指す上で重要なテーマである.本研究では静的な最適化問題に高い有効性を示している遺伝アルゴリズムが個体群の多様性を維持しながら探索を進めることに注目し,同アルゴリズムによる環境変動への適応を検討している.
遺伝アルゴリズムの環境変動への適応問題への応用を考える場合,変動した環境に適合した解を探索,発見するためには個体群の多様性を恒常的に維持することが必要である.本研究では多様性の維持に優れた遺伝アルゴリズムの構成法として代表者らが開発を進めてきた熱力学的遺伝アルゴリズム(Thermodynamical Genetic Algorithms, TDGA)の適用を検討した.TDGAでは個体群の多様性をエントロピーとして明示的に評価し,個体群を自由エネルギーが最小となるように選択する.一定の探索能力を恒常的に保証するため,エントロピーを一定とするように温度を調整する方策を検討し,これを温度のフィードバック制御により実現する方法で実装した.
本年度はこの手法について,従来手法との比較など詳細な数値実験を行った.その結果,本研究で提案した手法は温度を一定とするTDGA,ランダムな個体を個体群に供給するrandom immigrant法,環境変化に応じて突然変異確率を調整するhyper mutation法などの従来手法に比べ,調整が容易で探索性能が高いアルゴリズムとなっていることが示された.

研究成果

• [文献書誌] 森 直樹ほか: "熱力学的遺伝アルゴリズムによる動的環境への適応" システム制御情報学会論文誌. 12・4(掲載予定). (1999)
• [文献書誌] Naoki Mori et al.: "Adaptation to a Chenging Environment by Means of the Feedback Thesmodynamicale Genetic Algorithm" Proceedings of Parallel Problem Solring from Nature 98. 149-158 (1998)
• [文献書誌] 森直樹 ほか: "熱力学的遺伝アルゴリズムを用いた動的環境下での最適化計算-II" :計測自動制御学会弟10回自律分散システムシンポジウム資料. 109-114 (1998)
• [文献書誌] Naoki Mori et al.: "On Genetic and Memory-based Approaches to Adaptation to Changing Environments" Roceedings of Intornational Sympoium on System Life. 77-86 (1997)
• [文献書誌] Naoki Mori et al.: "Adaptation to Changing Environments by Means of the Memory Based Thermodynamical Genetic Algorithms" Proceedings of 7th International Conference on Genetic Algorithms. 299-306 (1997)