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進化計算最適化法を用いた様々なシステムを対象とする手軽な分岐点導出法の提案と応用

研究課題

研究課題/領域番号 19K12138
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分61040:ソフトコンピューティング関連
研究機関香川大学

研究代表者

松下 春奈  香川大学, 創造工学部, 准教授 (00604539)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード分岐点探索 / 分岐図 / 分岐解析 / 計算知能 / 力学系 / 粒子群最適化 / 差分進化 / 粒子群最適化(PSO) / 離散力学系 / 粒子群最適化法(PSO) / Border-Collision分岐 / Piecewise smooth system / 進化計算 / 非線形解析
研究開始時の研究の概要

進化計算(EC)最適化アルゴリズムによる、手軽かつ高精度な分岐解析手法の提案を目的とする。従来型分岐解析において必要不可欠であったシステムの微分情報や緻密な初期値設定を排除し、分岐解析の徹底的な簡略化を図る。また、解析対象とするシステムパラメータ数の制限をなくすことで、未知のシステムに対してや、分岐解析初心者による詳細な分岐解析を可能とする。目的関数に非線形力学的観点からの変更を加えることで、アルゴリズムを複雑にすることなく、様々な種類の分岐パラメータの導出を実現する。古典的な非線形理論と最新のEC理論の両方を組み合わすことで、不確かさを含んだ実社会問題の分岐解析を目指す。

研究成果の概要

本研究では、群知能による入れ子構造型分岐点探索手法の拡張および改善を試みた。まず、提案手法を連続力学系における局所分岐点の導出へ拡張した。さらに、提案手法を連続力学系と離散力学系が混在した合成力学系へ拡張し、合成力学系の特徴的な分岐点の導出を成功させた。これらと同時に、従来法の問題点を調査し、正しく導出できない分岐点導出の改善を図った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

提案手法はいずれも非勾配法であることから、従来法では適用困難であった系の解析にも利用可能である。さらに、煩雑な前処理を必要としないため、分岐解析や群知能の専門家でなくとも利用可能である。つまり、様々なシステムを対象とする手軽な分岐点導出法を提案に成功した。これを利用することで、これまでは解析不可能であったシステムの知らざる現象を解明できる可能性がある。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 9件)

  • [雑誌論文] Modified parallel nested-layer particle swarm optimization algorithm for fast bifurcation point detection and its software implementation2023

    • 著者名/発表者名
      Tomo Hasegawa, Haruna MATSUSHITA, Takuji Kousaka, Hiroaki Kurokawa
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: 14 号: 2 ページ: 308-318

    • DOI

      10.1587/nolta.14.308

    • ISSN
      2185-4106
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 入れ子構造型粒子群最適化を用いた非線形力学系のNeimark-Sacker分岐点導出法について2022

    • 著者名/発表者名
      Gotoh Tomoki、Kurokawa Hiroaki、Matsushita Haruna、Kousaka Takuji
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 142 号: 6 ページ: 670-678

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.142.670

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 年月日
      2022-06-01
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bifurcation point detection with parallel nested layer particle swarm optimization2022

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa Tomo、Matsushita Haruna、Kousaka Takuji、Kurokawa Hiroaki
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: 13 号: 2 ページ: 312-317

    • DOI

      10.1587/nolta.13.312

    • ISSN
      2185-4106
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Improved nested-layer particle swarm optimization-based bifurcation point detection for the parameter space containing various bifurcation points2022

    • 著者名/発表者名
      Hirayama Takaya、Matsushita Haruna、Kurokawa Hiroaki、Kousaka Takuji
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: 13 号: 2 ページ: 493-510

    • DOI

      10.1587/nolta.13.493

    • ISSN
      2185-4106
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Particle swarm optimization-based strategy for detecting border-collision bifurcation points in piecewise smooth maps,2020

    • 著者名/発表者名
      Haruna MATSUSHITA, Wataru KINOSHITA, Hiroaki KUROKAWA and Takuji KOUSAKA
    • 雑誌名

      Applied Soft Computing

      巻: - ページ: 106319-106319

    • DOI

      10.1016/j.asoc.2020.106319

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bifurcation analysis by particle swarm optimization2020

    • 著者名/発表者名
      Haruna MATSUSHITA, Hiroaki KUROKAWA, Takuji KOUSAKA
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: 11 号: 4 ページ: 391-408

    • DOI

      10.1587/nolta.11.391

    • NAID

      130007921334

    • ISSN
      2185-4106
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Computation of homoclinic points using particle swarm optimization in 2-dimensional discrete dynamical systems2022

    • 著者名/発表者名
      Tatsumi Makino, Yu Miino, Haruna MATSUSHITA, Takuji Kousaka
    • 学会等名
      The 19th International SoC Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An application software for bifurcation point detection of dynamical systems with nested-layer particle swarm optimization2022

    • 著者名/発表者名
      Tomo Hasegawa, Haruna MATSUSHITA, Takuji Kousaka
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of Bifurcation Point Detection Method Based on a Differential Evolution2022

    • 著者名/発表者名
      Ryo Adachi, Haruna MATSUSHITA, Hiroaki Kurokawa, Takuji Kousaka
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 粒子群最適化を用いたシステムパラメータ推定における目的関数の検証2022

    • 著者名/発表者名
      金光 信幸, 松下 春奈
    • 学会等名
      令和4年度電気・電子・情報関係学会四国支部連合大会 講演論文集
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 単構造型差分進化による分岐点探索手法の提案2022

    • 著者名/発表者名
      安達 良, 松下 春奈, 黒川 弘章, 高坂 拓司
    • 学会等名
      令和4年度電気・電子・情報関係学会四国支部連合大会 講演論文集
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Application of Differential Evolution to Detect Bifurcation Point with High Number of Periods2022

    • 著者名/発表者名
      Ryo Adachi, Haruna MATSUSHITA, Hiroaki KUROKAWA, Takuji KOUSAKA
    • 学会等名
      IEEE Workshop on Nonlinear Circuit Networks (NCN'22)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 並列NLPSOによる分岐点探索のアルゴリズムとソフトウェア実装2022

    • 著者名/発表者名
      長谷川 朝, 松下 春奈, 高坂 拓司, 黒川 弘章
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会 技術報告
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Local bifurcation points derivation method in autonomous systems using particle swarm optimization2021

    • 著者名/発表者名
      Tomoki GOTOH, Hiroaki KUROKAWA, Haruna MATSUSHITA and Takuji KOUSAKA
    • 学会等名
      The 53rd ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications (SSS'21)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Evaluation of Parallelized Nested Layer Particle Swarm Optimization for Bifurcation Point Detection2021

    • 著者名/発表者名
      Tomo HASEGAWA, Haruna MATSUSHITA, Takuji KOUSAKA and Hiroaki KUROKAWA
    • 学会等名
      The 53rd ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications (SSS'21)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 差分進化による離散力学系における分岐点探索の性能調査2021

    • 著者名/発表者名
      安達 良, 松下 春奈, 黒川 弘章, 高坂 拓司
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会 技術報告
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 並列化NLPSOによる分岐点導出2021

    • 著者名/発表者名
      長谷川 朝, 松下 春奈, 高坂 拓司, 黒川 弘章
    • 学会等名
      2021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
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 数値微分を利用した PSO による 1 次元写像の分岐点探索2021

    • 著者名/発表者名
      川下 貴士, 松下 春奈, 黒川 弘章, 高坂 拓司
    • 学会等名
      令和3年度電気・電子・情報関係学会四国支部連合大会 講演論文集
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 粒子群最適化を用いた自律系の局所的分岐点導出法2021

    • 著者名/発表者名
      後藤 友綺, 黒川 弘章, 松下 春奈, 高坂 拓司
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会 技術報告
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Proposal of a Bifurcation Point Search Method Based on Differential Evolution2021

    • 著者名/発表者名
      Ryo ADACHI, Haruna MATSUSHITA, Hiroaki KUROKAWA and Takuji KOUSAKA
    • 学会等名
      Proceedings of IEEE Workshop on Nonlinear Circuit Networks (NCN'21)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bifurcation Point Detection with Parallel Nested Layer Particle Swarm Optimization2021

    • 著者名/発表者名
      Tomo HASEGAWA, Haruna MATSUSHITA, Takuji KOUSAKA and Hiroaki KUROKAWA
    • 学会等名
      Proceedings of the 2021 NonLinear Science Workshop (NLSW'21)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 数値微分を利用したPSOによる離散力学系の分岐点探索2021

    • 著者名/発表者名
      川下 貴士, 松下 春奈, 黒川 弘章, 高坂 拓司
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会 技術報告
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 改良型入れ子構造型粒子群最適化による分岐点導出法の2次元離散力学系への適用2021

    • 著者名/発表者名
      平山 鷹哉, 松下 春奈, 黒川 弘章, 高坂 拓司
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会 技術報告
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 粒子群最適化を用いた2次元離散力学系におけるHomoclinic点計算法2021

    • 著者名/発表者名
      牧野 達海, 松下 春奈, 美井野 優, 高坂 拓司
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会 技術報告
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Improved NLPSO-Based Bifurcation Point Detection for the Parameter Space Containing Various Bifurcation Points2020

    • 著者名/発表者名
      Takaya HIRAYAMA, Haruna MATSUSHITA, Hiroaki KUROKAWA and Takuji KOUSAKA
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improved Nested-Layer Particle Swarm Optimization for Bifurcation Point Detection on Discrete Dynamic Systems2020

    • 著者名/発表者名
      Juri SHIRASAKA, Haruna MATSUSHITA, Hiroaki KUROKAWA and Takuji KOUSAKA
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ペナルティ法を適用した改良型NLPSOによる分岐点探索2020

    • 著者名/発表者名
      平山 鷹哉, 松下 春奈, 黒川 弘章, 高坂 拓司
    • 学会等名
      令和2年度電気・電子・情報関係学会四国支部連合大会 講演論文集
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] NLPSOによる効率的な分岐点導出法の連続力学系への応用2020

    • 著者名/発表者名
      白坂 樹里, 松下 春奈, 黒川 弘章, 高坂 拓司
    • 学会等名
      令和2年度電気・電子・情報関係学会四国支部連合大会 講演論文集
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] NLPSO-Based Bifurcation Point Detection That Improves Divisor Problem2020

    • 著者名/発表者名
      Takaya HIRAYAMA, Haruna MATSUSHITA, Hiroaki KUROKAWA and Takuji KOUSAKA
    • 学会等名
      Proceedings of IEEE Workshop on Nonlinear Circuit Networks (NCN'20)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 差分進化による分岐点探索手法の検討2020

    • 著者名/発表者名
      安達 良, 松下 春奈, 黒川 弘章, 高坂 拓司
    • 学会等名
      2021年 電子情報通信学会 総合大会 講演論文集
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] PSOを用いた離散力学系のBorder-Collision分岐点探索手法2020

    • 著者名/発表者名
      後藤 友綺, 木下 航, 黒川 弘章, 松下 春奈, 高坂 拓司
    • 学会等名
      令和2年 電気学会 全国大会 講演論文集
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 入れ子構造型PSOによる離散写像の効率的な分岐点導出2020

    • 著者名/発表者名
      白坂 樹里, 松下 春奈, 黒川 弘章, 高坂 拓司
    • 学会等名
      2020年 電子情報通信学会 総合大会 講演論文集
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 入れ子構造を持つ粒子群最適化の並列化2020

    • 著者名/発表者名
      谷森 翔太, 松下 春奈, 高坂 拓司, 黒川 弘章
    • 学会等名
      2020年 電子情報通信学会 総合大会 講演論文集
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 入れ子構造型PSO による1次元離散写像の効率的な分岐点導出2019

    • 著者名/発表者名
      白坂 樹里, 松下 春奈, 黒川 弘章, 高坂 拓司
    • 学会等名
      令和元年度 電気関係学会 四国支部連合大会 講演論文集
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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