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カオスニューラルネットワークを用いたグラフ的シュタイナー木問題の解法

研究課題

研究課題/領域番号 18J10671
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 ソフトコンピューティング
研究機関東京理科大学

研究代表者

藤田 実沙  東京理科大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2018年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードカオス / ニューラルネットワーク / タブーサーチ / 組合せ最適化 / グラフ的シュタイナー木問題
研究実績の概要

グラフ的シュタイナー木問題は,電子回路の自動配線や省エネルギーな通信網・電力網の設計などへの応用が期待されている重要な組合せ最適化問題の一つである.グラフ的シュタイナー木問題はNP困難な組合せ最適化問題であり,厳密に最適な解を現実的な時間で求めるのは難しいと考えられている.そこで本研究は,グラフ的シュタイナー木問題に対する効率的な近似解法を開発することを目的とする.
近年,巡回セールスマン問題や二次割当問題などの様々な組合せ最適化問題に対して,カオスニューラルネットワークが効率的な解探索を実現できることが知られている.このことから昨年度は,カオスニューラルネットワークを用いたグラフ的シュタイナー木問題の解法を開発した.また,数値実験により,カオスニューラルネットワークが有力な従来手法の一つであるタブーサーチよりもグラフ的シュタイナー木問題に対して高い解探索性能を発揮することを確認した.
本年度は,カオスニューラルネットワークのどのような特徴が効率的な解の発見に寄与するのかを明らかにすべく,解探索中の目的関数値の変化の時系列を解析した.カオスニューラルネットワークとタブーサーチの結果を比較したところ,カオスニューラルネットワークのほうが多様な目的関数値の解に移動していることが分かった.このことから,グラフ的シュタイナー木問題の解法としては,様々な目的関数値の解に積極的に移動することが,より良い解の発見に寄与すると考えられる.

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Solving the Steiner tree problem in graphs by chaotic search2020

    • 著者名/発表者名
      Misa Fujita, Takayuki Kimura, and Touru Ikeguchi
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: 11 号: 1 ページ: 90-108

    • DOI

      10.1587/nolta.11.90

    • NAID

      130007779374

    • ISSN
      2185-4106
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] The Relationship Between Average Firing Rates and Performance of the Chaotic Search for Solving the Steiner Tree Problem in Graphs2019

    • 著者名/発表者名
      Misa Fujita, Takayuki Kimura, Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      The 2019 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ネットワーク中心性を使用したShortest Path Heuristic2019

    • 著者名/発表者名
      藤田実沙, 木村貴幸, 池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 枝媒介中心性を使用したShortest Path Heuristic2019

    • 著者名/発表者名
      藤田実沙, 木村貴幸, 池口徹
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会NOLTAソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 異なる不応性を有するニューラルネットワークによるグラフ的シュタイナー木問題の解探索性能の比較2019

    • 著者名/発表者名
      藤田実沙, 木村貴幸, 池口徹
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会NOLTAソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] グラフ的シュタイナー木問題に対するタブーサーチとカオスサーチの探索の多様性について2019

    • 著者名/発表者名
      藤田実沙, 木村貴幸, 池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会 2019年 総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] グラフ的シュタイナー木問題に対する複数の最短経路を使用した局所探索法2018

    • 著者名/発表者名
      藤田実沙, 木村貴幸, 池口徹
    • 学会等名
      2018年 電子情報通信学会 NOLTAソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Solving the Steiner Tree Problem in Graphs Using the Key-Path Based Neighborhood with the kth Shortest Path2018

    • 著者名/発表者名
      Misa Fujita, Takayuki Kimura, Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      The 2018 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 異なる不応性を有するニューラルネットワークによるグラフ的シュタイナー木問題の解探索性能の比較2018

    • 著者名/発表者名
      藤田実沙, 木村貴幸, 池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 池口研究室

    • URL

      http://www.hisenkei.net

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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