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グラフ最適化を可能にする量子ビット表現に基づく遺伝子表現法とそれを用いた進化計算

研究課題

研究課題/領域番号 16K00318
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 知能情報学
研究機関熊本県立大学 (2017-2018)
有明工業高等専門学校 (2016)

研究代表者

森山 賀文  熊本県立大学, 総合管理学部, 准教授 (10413866)

研究分担者 飯村 伊智郎  熊本県立大学, 総合管理学部, 教授 (50347697)
研究協力者 中山 茂  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード量子風進化計算 / 進化計算 / 量子ビット表現 / グラフ最適化 / 最大カット問題 / 組合せ最適化 / QEA / 個性導入法 / ノアの方舟戦略 / ヒューリスティクス / ソフトコンピューティング
研究成果の概要

量子風進化計算手法の適用範囲を拡大することを目的として,グラフ最適化が可能な遺伝子表現法を提案し,代表的なグラフ最適化問題の一つである最大カット問題を用いた計算機実験により,近似解を探索できることを示した.
さらに解探索率の向上を目指して,量子風ビットにおける確率振幅の収束状態を測定可能な指標を提案した.提案する指標を用いることで,母集団を多様化することが可能となり,解探索性能が向上した.
また非一様な回転角度を個性とみなして,量子風個体に個性を導入した.厳密に回転角度を調整した従来手法とほぼ同程度の精度の解を得ることができ,回転角度の調整に係る煩雑な作業を軽減できた.

研究成果の学術的意義や社会的意義

量子風進化計算手法の適用範囲を拡張し,グラフ最適化問題の一つである最大カット問題を用いた計算機実験によって近似解を探索できることを示した.厳密な最適解を求めることが困難な問題において,限られた時間の中で近似解を発見することは非常に有用である.
一方,確率振幅の収束状態を測定可能な指標は,効率的な解探索を実現し,非一様な回転角度を用いた個性は,解の探索性能を維持しつつパラメータ調整に係る煩雑な作業を軽減する.収束状態の測定指標および量子風個体の個性は,量子ビット表現を用いる進化計算手法であれば適用可能であり,最大カット問題を含むグラフ最適化問題だけでなく最適化問題全般への応用が期待できる.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Individuality for Quantum-Inspired Individuals Based on Nonuniform Convergence Speed in Maximum Cut Problem2018

    • 著者名/発表者名
      Moriyama Yoshifumi, Iimura Ichiro, and Nakayama Shigeru
    • 雑誌名

      信号処理

      巻: 22 号: 6 ページ: 315-326

    • DOI

      10.2299/jsp.22.315

    • NAID

      130007521370

    • ISSN
      1342-6230, 1880-1013
    • 年月日
      2018-11-25
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Search performance analysis of qubit convergence measure for quantum-inspired evolutionary algorithm introducing on maximum cut problem2018

    • 著者名/発表者名
      Moriyama Yoshifumi, Iimura Ichiro, and Nakayama Shigeru
    • 雑誌名

      International Journal of Computational Intelligence Studies

      巻: 7 号: 3/4 ページ: 231-231

    • DOI

      10.1504/ijcistudies.2018.096185

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Search Performance Analysis of Qubit Convergence Measure for Quantum-Inspired Evolutionary Algorithm Introducing on Maximum Cut Problem (in press)2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshifumi Moriyama , Ichiro Iimura, and Shigeru Nakayama
    • 雑誌名

      International Journal of Computational Intelligence Studies (IJCIStudies)

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 多目的最適化を可能とする量子風進化計算QMEAの多目的グラフ最適化問題への展開2019

    • 著者名/発表者名
      森山賀文, 飯村伊智郎, 中山茂
    • 学会等名
      2018年度情報文化学会九州支部研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Study on Non-Uniform Convergence Speed of Quantum-Inspired Individuals on QEA in Maximum Cut Problem2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshifumi Moriyama , Ichiro Iimura, and Shigeru Nakayama
    • 学会等名
      2018 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP2018)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 量子風進化計算を用いたグラフ最適化における量子ビット収束状態測定法2018

    • 著者名/発表者名
      森山賀文, 飯村伊智郎, 中山茂
    • 学会等名
      2017年度情報文化学会九州支部研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Investigation on Introducing Qubit Convergence Measure to QEA in Maximum Cut Problem2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshifumi Moriyama , Ichiro Iimura, and Shigeru Nakayama
    • 学会等名
      2017 IEEE 10th International Workshop on Computational Intelligence and Applications (IEEE IWCIA2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] グラフ最適化のための量子ビット表現に基づく遺伝子表現法に関する一考察2017

    • 著者名/発表者名
      森山賀文, 飯村伊智郎, 中山茂
    • 学会等名
      平成29年度 電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] グラフ最適化問題における量子ビット表現に基づく遺伝子表現法の検討2017

    • 著者名/発表者名
      森山賀文,飯村伊智郎,中山茂
    • 学会等名
      2016年度 情報文化学会九州支部研究会
    • 発表場所
      都城工業高等専門学校
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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