| 研究課題/領域番号 |
19K12163
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分61040:ソフトコンピューティング関連
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| 研究機関 | 湘南工科大学 |
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研究代表者 |
佐々木 智志 湘南工科大学, 工学部, 准教授 (00811415)
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| 研究分担者 |
中野 秀洋 東京都市大学, 情報工学部, 教授 (10386360)
神野 健哉 東京都市大学, 情報工学部, 教授 (50286762)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 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: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 群知能最適化 / 非線形最適化 / スパイク発振器 / 決定論的手法 / 群知能回路 / スパイキングニューラルネットワーク / 粒子群最適化法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
システム最適化問題に対して高精度な解を提供する群知能回路の開発を目的とする。この回路では、確率的要素や複雑な構造を排除しつつも、従来の群知能最適化手法と同等以上の性能を簡素な回路で実現する。まず、群知能最適化手法のモデルを提案し、その性能評価を行い有効性を確認する。また、パラメータによる探索ダイナミクスや性能へ与える影響を理論解析により明らかにする。最後に、ディジタル回路上に群知能回路を実装し、その有効性を評価する。
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| 研究実績の概要 |
2022年度では、主として以下に関する研究を進めた。
(1) 2021年度に提案したスパイク発振器ネットワークのダイナミクスに基づく粒子群最適化手法(OSNNs)の理論解析を行った。OSNNsのスパイク発振器(発振器)は、その探索軌道が良好な解候補から徐々に離れていく振る舞いと、スパイク条件を満たしたときに内部状態を良好な解候補の付近にリセットする振る舞いを有する。これらの振る舞いを切り替えることによって発振器は解空間の探索を行う。本理論解析では、発振器の探索軌道が存在するパラメータ条件を明らかにし、理論解析結果を数値実験により実証している。このパラメータ条件は、発振器の探索が良好な解候補付近から発散しないことを保証することができる。
(2) OSNNsの発振器ネットワークにおける発振器同士の同期・非同期的な振る舞いの理論解析に基づいて、解くべき問題の解空間の景観と同期・非同期的な振る舞いを引き起こす代表的なパラメータ条件との関係性の調査を実施した。数値実験の結果より、解くべき問題の解空間の景観に対する有望なパラメータ領域を提案している。このようなパラメータ領域からパラメータを優先的に選択することで解くべき問題に対するOSNNsのパラメータ設定を効率的に行うことができる。しかし、発振器同士の同期・非同期的な振る舞いが探索性能に与える影響までは明らかにできていない。
今後は、発振器同士の同期・非同期的な振る舞いが探索性能に与える影響やそのパラメータ条件を明らかにすることと、OSNNsのアルゴリズムに基づいて群知能回路の設計と開発を実施し、その有効性を明らかにしていく。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
OSNNsの発振器ネットワークが呈する同期・非同期的な振舞いを明らかにするための調査や実験結果の解析に多くの時間を要したことと、コロナ禍の影響により、実験環境の整備・実験の実施及び、共同研究者との打ち合わせが思うように進まなかったためである。
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| 今後の研究の推進方策 |
2023年度では、次の研究を主として進めていく予定である。
(1) 発振器同士の同期・非同期的な振る舞いが探索性能に与える影響やそのパラメータ条件を明らかにする。
(2) OSNNsのアルゴリズムのディジタル回路実装を行う。FPGAボード上にOSNNsのモデルを実装し、探索性能・回路規模の評価を行い、有効性を明らかにする。最後に、本研究課題の成果としてまとめていく予定である。
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