分布推定型遺伝的プログラミングに基づく進化システムの構築に関する研究

• 研究課題/領域番号: 19300075
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 感性情報学・ソフトコンピューティング
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 伊庭 斉志 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (40302773)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円); 2008年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2007年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: 遺伝的プログラミング / 遺伝的アルゴリズム / 進化計算 / ヒューマノイドロボット / 自動作曲 / 創発デザイン / EDAアルゴリズム / 対話型進化計算 / EDP / EDA / 人工遺伝子ネットワーク / プログラム進化

研究概要

本研究では,確率モデルに基づくプログラム進化である「プログラムの分布推定:EDP(Estimation of Distribution Programming)」という考えを提案し,遺伝的プログラミングを拡張した自動プログラミング法を構築した.より詳細には,集団探索ではあるが交叉と突然変異を用いず,プログラムの確率分布を推定することにより進化を行い,頑強で効率のよい手法を実現した.提案手法では確率変数の依存関係を表す確率分布モデルを複数の候補で組み合わせ,プログラム集団の確率分布を推定することによりプログラム進化を実行する.この手法は以下で述べる従来の最適化アルゴリズム(EDA)を拡張したものである.さらに本研究では,提案するEDPに基づいて構築した進化システムの有効性を,ヒューマノイド・ロボットの動作生成,金融工学におけるデータマイニングと予測,バイオインフォマティックスにおける遺伝子因果関係の解析などの実際的な問題領域を対象にして検証した.

研究成果

• [雑誌論文] 確率モデルGPのための二分岐化プロトタイプ木 (2010)
  • 著者名/発表者名: 柳瀬利彦, 長谷川禎彦, 伊庭斉志
  • 雑誌名: 人工知能学会論文誌 25 ページ: 340-350
  • NAID: 130000259126
  • 査読あり
• [雑誌論文] PCFG-LA混合モデルに基づく分布推定アルゴリズム (2009)
  • 著者名/発表者名: 長谷川禎彦, 伊庭斉志
  • 雑誌名: 人工知能学会論文誌 vol. 24, no. 1SP-H ページ: 80-91
  • NAID: 130000098272
• [雑誌論文] Hybrid Geneti Programming and GMDH System : STROGANOFF (2009)
  • 著者名/発表者名: Iba, H.
  • 雑誌名: Hybrid Self-Organizing Modeling systems (Studies in Computational Intelligence), Godfrey C. Onwubolu (ed.) ページ: 27-98
• [雑誌論文] Search for the Structure of Polyube Robots using Memetic Algorithm (2009)
  • 著者名/発表者名: Tohge, T., Iba, H.
  • 雑誌名: Emerging Tehnologies, Robotis and Control Systems, Third edition, Salvatore Pennacchio (ed.) ページ: 154-159
• [雑誌論文] The Memetic Tree-based Genetic Algorithm and its application to Portfolio Optimization (2009)
  • 著者名/発表者名: Aranha, C., Iba, H.
  • 雑誌名: Memetic Computing vol. 1, no.2 ページ: 139-151
• [雑誌論文] Predition of Caner Class with Majority Voting Genetic Programming Classifer Using Gene Expression Data (2009)
  • 著者名/発表者名: Paul, T. -K., Iba, H.
  • 雑誌名: IEEE/ACM Transriptions on Computational Biology and Bioinformatics Vol. 6, no.2 ページ: 353-367
• [雑誌論文] Latent Variable Model for Estimation of Distribution Algorithm Based on a Probabilistic Context-Free Grammar (2009)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, Y., Iba, H.
  • 雑誌名: IEEE/ACM Transcriptions on Evolutionary Computation Vol. 13, no. 4 ページ: 858-878
• [雑誌論文] Latent Variable Model for Estimation of Distribution Algorithm Based on a Probabilistic Context-Free Grammar (2009)
  • 著者名/発表者名: 長谷川禎彦, 伊庭斉志
  • 雑誌名: IEEE/ACM Transactions on Evolutionary Computation 13 ページ: 858-878
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prediction of Cancer Class with Majority Voting Genetic Programming Classifier Using Gene Expression Data (2009)
  • 著者名/発表者名: Paul, T.-K., Iba, H.
  • 雑誌名: IEEE/ACM Transcriptions on Computational Biology and Bioinformatics 6 ページ: 353-367
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Memetic Tree-based Genetic Algorithm and its application to Portfolio Optimization (2009)
  • 著者名/発表者名: Aranha, C., Iba, H.
  • 雑誌名: Memetic Computing 1 ページ: 153-171
  • 査読あり
• [雑誌論文] PCFG-LA混合モデルに基づく分布推定アルゴリズム (2009)
  • 著者名/発表者名: 長谷川禎彦, 伊庭斉志
  • 雑誌名: 人工知能学会論文誌 24 ページ: 80-91
  • NAID: 130000098272
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differential evolution for economic load dispatch problems (2008)
  • 著者名/発表者名: Noman, N., Iba, H.
  • 雑誌名: Electric Power Systems Researc vol. 78 ページ: 1322-1331
• [雑誌論文] A Bayesian Network Approach to Program Generation (2008)
  • 著者名/発表者名: Noman, N., Iba, H.
  • 雑誌名: IEEE/ACM Transcriptions on Evolutionary Computation vol. 12, no. 6 ページ: 750-764
• [雑誌論文] Inference of differential equation models by genetic programming (2008)
  • 著者名/発表者名: Iba, H.
  • 雑誌名: Information Sciences vol. 178 ページ: 4453-4468
• [雑誌論文] I-Tech Education and Publishing (2008)
  • 著者名/発表者名: Iba, H. (Ed.)
  • ページ: 221-232
• [雑誌論文] Evolutionary Motion Design for Humanoid Robots (2008)
  • 著者名/発表者名: Yanase, T., Iba, H.
  • 雑誌名: Frontiers in Evolutionary Robotics, Iba, H (Ed.) I-Tech Education and Publishing ページ: 567-586
• [雑誌論文] Differential evolution for economic load dispatch problems (2008)
  • 著者名/発表者名: Nasimul, N., Iba, H.
  • 雑誌名: Electric Power Systems Research 78 ページ: 1322-1331
  • 査読あり
• [雑誌論文] Accelerating Differential Evolution Using an Adaptive Local Search (2008)
  • 著者名/発表者名: Noman, N., Iba, H.
  • 雑誌名: IEEE/ACM Transactions on Evolutionary Computation 12 ページ: 107-125
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Bayesian Network Approach to Program Generation (2008)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, Y., Iba, H.
  • 雑誌名: IEEE/ACM Transactions on Evolutionary Computation 12 ページ: 1311-1476
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inferring Gene Regulatory Networks using Differential Evolution with Local Search Heuristics (2007)
  • 著者名/発表者名: Noman, N., Iba, H.
  • 雑誌名: IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics 4 ページ: 634-647
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolutionary Morphology for Polycube Robots
  • 著者名/発表者名: Tohge, T., Iba, H.
  • 雑誌名: Frontiers in Evolutionary Robotics
• [学会発表] MVGPC+ : An Integrated Approach to Machine-learning Classification (2009)
  • 著者名/発表者名: Aranha, C., Iba, H.
  • 学会等名: Proceedings of the IASTED International Conference Advanced in Computer Science and Engineering (ACSE2009)
• [学会発表] MVGPC+ : "An Integrated Approach to Machine-learning Classification (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirabayashi, A., Aranha, C., Iba, H.
  • 学会等名: Proceedings of the IASTED International Conference Advanced in Computer Science and Engineering (ACSE2009)
• [学会発表] Program optimization by random tree sampling (2009)
  • 著者名/発表者名: Tanji, M., Iba, H.
  • 学会等名: Proceedings of the Genetic and Evolutionary Computation Conference (GECC02009)
• [学会発表] Binary encoding for prototype tree of probabilistic model building GP (2009)
  • 著者名/発表者名: Yanase, T., Hasegawa, Y., Iba, H.
  • 学会等名: Proceedings of the Genetic and Evolutionary Computation Conference (GE0002009)
• [学会発表] Using memetic algorithms to improve portfolio performance in static and dynamic trading senarios (2009)
  • 著者名/発表者名: Aranha, C., Iba, H.
  • 学会等名: Proceedings of the Genetic and Evolutionary Computation Conference (GECCO2009)
• [学会発表] Optimization of the trading rule in foreign exchange using genetic algorithm (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirabayashi, A., Aranha, C., Iba, H.
  • 学会等名: Proceedings of the Genetic and Evolutionary Computation Conference (GECCO2009)
• [学会発表] Creating Singing Vocal Expressions by means of Interactive Evolutionary Computation (2009)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, A., Tanji, M., Iba, H.
  • 学会等名: Proc. Of the 5^<th> International Workshop on Computational Intelligence and Appliations, IEEE SMC Hiroshima Chapter
  • 発表場所: Hiroshima University
• [学会発表] Using memetic algorithms to improve portfolio performance in static and dynamic trading scenarios (2009)
  • 著者名/発表者名: Aranha, C., Iba, H.
  • 学会等名: Genetic and Evolutionary Computation Conference, GECCO 2009
  • 発表場所: Montreal, Canada
• [学会発表] Program optimization by random tree sampling (2009)
  • 著者名/発表者名: Tanji, M., Iba, H.
  • 学会等名: Genetic and Evolutionary Computation Conference, GECCO 2009
  • 発表場所: Montreal, Canada
• [学会発表] Binary encoding for prototype tree of probabilistic model building GP (2009)
  • 著者名/発表者名: Yanase, T., Hasegawa, Y., Iba, H.
  • 学会等名: Genetic and Evolutionary Computation Conference, GECCO 2009
  • 発表場所: Montreal, Canada
• [学会発表] Optimization of the trading rule in foreign exchange using genetic algorithm (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirabayashi, A., Aranha, C., Iba, H.
  • 学会等名: Genetic and Evolutionary Computation Conference, GECCO 2009
  • 発表場所: Montreal, Canada
• [学会発表] A Tree-based GA Representation For The Portfolio Optimization Problem (2008)
  • 著者名/発表者名: Aranha, Claus C.,Iba, H.
  • 学会等名: Proceedings of the Genetic and Evolutionary Computation Conference (GECCO 2008)
• [学会発表] Musical Rhythm Parsing Using Mixture Probabilistic Conext-Tree Grammar (2008)
  • 著者名/発表者名: Tanji, M., Ando, D., Iba, H.
  • 学会等名: Proceedings of the 10th International Conference on Music Perception and Cognition (ICMPCIO)
• [学会発表] Application of a Memetic Algorithm to the Portfolio Optimization Problem (2008)
  • 著者名/発表者名: Aranha, C., Iba, H.
  • 学会等名: Advances in Artificial Intelligence, 21st Australasian Joint Conference on Artificial Intelligence (AI2008), LNCS 5360
• [学会発表] Improving Metrical Grammar with Grammar Expansion (2008)
  • 著者名/発表者名: Tanji, M., Ando, D., Iba, H.
  • 学会等名: Advances in Artificial Intelligence, 21st Australasian Joint Conference on Artificial Intelligence (AI2008), LNCS 5360
• [学会発表] Evolutionary Multi-Objective Optimization for Biped Walking (2008)
  • 著者名/発表者名: Yanase, T., Iba, H.
  • 学会等名: Simulated Evolution and Learning, 7th International Conference (SEAL2008), LNCS 5361
• [学会発表] A tree-based GA representation for the portfolio optimization problem (2008)
  • 著者名/発表者名: Aranha, C., Iba, H.
  • 学会等名: Genetic and Evolutionary Computation Conference, GECCO 2008
  • 発表場所: Atlanta, GA, USA
• [学会発表] A Tree-based GA Representation For The Portfolio Optimization Problem (2008)
  • 著者名/発表者名: Aranha, C., Iba, H.
  • 学会等名: 2008 Genetic and Evolutionary Computation Conference (GECCO 2008)
  • 発表場所: Atlanta, USA
• [図書] Applied Genetic Programming and Mahine Learning (2009)
  • 著者名/発表者名: Iba, H., Paul, T. -K, Hasegawa,Y.
  • 出版者: CRC Press
• [図書] Applied Genetic Programming and Machine Learning (2009)
  • 著者名/発表者名: Iba, H., Paul, T.K., Hasegawa, Y.
  • 総ページ数: 349
  • 出版者: Taylor & Francis, Inc.
• [図書] Cによる探索プログラミング―基礎から遺伝的アルゴリズムまで (2008)
  • 著者名/発表者名: 伊庭斉志
  • 出版者: オーム社
• [図書] Cによる探索プログラミング〜基礎から遺伝的アルゴリズムまで〜 (2008)
  • 著者名/発表者名: 伊庭斉志
  • 総ページ数: 300
  • 出版者: オーム社
• [図書] Frontiers in Evolutionary Robotics (1997)
  • 著者名/発表者名: Iba, H. (ed.)
  • 出版者: I-Tech Education and Publishing
• [備考]
  • URL: http://www.iba.t.u-tokyo.ac.jp/