実問題への応用を指向した非線形力学系モデルを用いた最適化手法の開発

• 研究課題/領域番号: 25330282
• 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: ソフトコンピューティング
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 岡本 卓 千葉大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40451752)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2013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: 大域的最適化 / カオス / システム工学 / ソフトコンピューティング / 数理工学 / 多目的最適化 / 複雑系 / Selfish routing game

研究成果の概要

本研究では，非線形力学系（カオス力学系）を計算モデルとして用いた，実問題に応用可能な最適化手法の開発を目的として研究を行った。その結果，(1) パラメータ調整を伴わないカオス最適化手法，(2) ラグランジュ・準ニュートン力学系から発生するカオス軌道を用いた有制約最適化手法，(3) 自己組織化マップとその派生法を用いたパレート解集合の可視化手法，(4) 可変計量勾配射影法を用いたSVM学習法と利己的経路選択ゲームとその拡張問題の高速解法の提案等の成果を得た。

研究成果

• [雑誌論文] A Pareto optimal solution visualization method using an improved growing hierarchical self-organizing maps based on the batch learning (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Suzuki, T. Okamoto, S. Koakutsu
  • 雑誌名: Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics 巻: 20
  • NAID: 130007673105
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 成長階層型自己組織化マップを用いたパレート解集合の可視化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 直人, 岡本 卓, 小圷 成一
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｃ（電子・情報・システム部門誌） 巻: 135 号: 7 ページ: 908-919
  • DOI: 10.1541/ieejeiss.135.908
  • NAID: 130005086273
  • ISSN: 0385-4221, 1348-8155
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Analysis and improvements of the Pareto optimal solution visualization method using the self-organizing maps (2015)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Hironaka, Takashi Okamoto, Seiichi Koakutsu, Hironori Hirata
  • 雑誌名: SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration 巻: Vol.8, No.1 号: 1 ページ: 34-43
  • DOI: 10.9746/jcmsi.8.34
  • 査読あり
• [学会発表] An optimization benchmark problem based on the energy plant model in the smart-community (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Suzuki, T. Okamoto
  • 学会等名: IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization 2016
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2016-03-07
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of the optimization benchmark problem for series-parallel switching of photovoltaic modules under various conditions (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Okamoto, T. Hayashi
  • 学会等名: IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization 2016
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2016-03-07
  • 国際学会
• [学会発表] 過去のデータを考慮したラジアル基底関数ネットワークの学習法 (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡邉 悠和, 岡本 卓, 小圷 成一
  • 学会等名: 計測自動制御学会 第54回システム工学部会研究会
  • 発表場所: 東京都千代田区
  • 年月日: 2016-03-07
• [学会発表] 可変計量勾配射影法とSMOを用いたSVM学習 (2016)
  • 著者名/発表者名: 寺尾 啓, 岡本 卓, 小圷 成一
  • 学会等名: 計測自動制御学会 第54回システム工学部会研究会
  • 発表場所: 東京都千代田区
  • 年月日: 2016-03-07
• [学会発表] 冗長経路の除去による多重制約型Selfish Routing Gameの均衡解探索の高速化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉田 皓一, 岡本 卓, 小圷 成一
  • 学会等名: 電気学会 電子・情報・システム部門 システム / 産業応用部門 産業計測制御 合同研究会
  • 発表場所: 新潟県上越市
  • 年月日: 2015-12-05
• [学会発表] GPUを用いたカオス最適化手法の高速化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 唐子 顕児, 岡本 卓, 小圷 成一
  • 学会等名: 電気学会 電子・情報・システム部門 システム / 産業応用部門 産業計測制御 合同研究会
  • 発表場所: 新潟県上越市
  • 年月日: 2015-12-05
• [学会発表] 自己組織化マップとその派生法を用いたパレート解の可視化手法 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 直人, 小林 祐介, 岡本 卓, 小圷 成一
  • 学会等名: 計測自動制御学会 システム・情報部門学術講演会 2015
  • 発表場所: 北海道函館市
  • 年月日: 2015-11-18
• [学会発表] 可変計量勾配射影法のSVM学習と多重制約型Selfish routing gameへの応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岡本 卓, 吉田 皓一, 寺尾 啓, 相吉 英太郎, 小圷 成一
  • 学会等名: 計測自動制御学会 システム・情報部門学術講演会 2015
  • 発表場所: 北海道函館市
  • 年月日: 2015-11-18
• [学会発表] 冗長経路の除去によるSelfish routing gameの均衡解探索の高速化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉田 皓一, 岡本 卓, 小圷 成一
  • 学会等名: 計測自動制御学会 システム・情報部門学術講演会 2015
  • 発表場所: 北海道函館市
  • 年月日: 2015-11-18
• [学会発表] Equilibrium solution search on a selfish routing problem with multiple constraints using the variable metric gradient projection method (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshida, T. Okamoto, S. Koakutsu
  • 学会等名: IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics 2015
  • 発表場所: Hong Kong SAR, China
  • 年月日: 2015-10-09
  • 国際学会
• [学会発表] 可変計量勾配射影法を用いたサポートベクターマシン学習法 (2015)
  • 著者名/発表者名: 寺尾 啓, 岡本 卓, 相吉 英太郎, 小圷 成一
  • 学会等名: 第25回 インテリジェント・システム・シンポジウム
  • 発表場所: 宮城県仙台市
  • 年月日: 2015-09-24
• [学会発表] バッチ型GHSOMを用いたパレート解集合の可視化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 直人, 岡本 卓, 小圷 成一
  • 学会等名: 第25回 インテリジェント・システム・シンポジウム
  • 発表場所: 宮城県仙台市
  • 年月日: 2015-09-24
• [学会発表] Optimal battery assignment method by response surface method with radial basis function networks against N-1 line accidents with node voltage constraint (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Takase, T. Okamoto, S. Koakutsu
  • 学会等名: 平成27年 電気学会 電子・情報・システム部門大会
  • 発表場所: 長崎県長崎市
  • 年月日: 2015-08-26
• [学会発表] SOM-NGを用いたパレート解の可視化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小林 祐介, 岡本 卓, 小圷 成一
  • 学会等名: 平成27年 電気学会 電子・情報・システム部門大会
  • 発表場所: 長崎県長崎市
  • 年月日: 2015-08-26
• [学会発表] Optimal assignment of the battery for the power system by the response surface method with the radial basis function networks (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Takase, T. Okamoto, S. Koakutsu
  • 学会等名: SICE Annual Conference 2015
  • 発表場所: Hangzhou, China
  • 年月日: 2015-07-28
  • 国際学会
• [学会発表] Visualization of Pareto optimal solutions using MIGSOM (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Suzuki, T. Okamoto, S. Koakutsu
  • 学会等名: IEEE Congress on Evolutionary Computation 2015
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2015-05-25
  • 国際学会
• [学会発表] ファイゲンバウムシナリオに基づくカオス最適化手法の初期離散化幅推定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 慎一朗, 岡本 卓, 小圷 成一
  • 学会等名: 計測自動制御学会 第52回システム工学部会研究会
  • 発表場所: 東京都中央区
  • 年月日: 2015-03-10
• [学会発表] Overview of optimization benchmark problems for industrial applications and review of conventional problems (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Okamoto
  • 学会等名: the 1st IEEJ international workshop on sensing, actuation, and motion control
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 2015-03-09 – 2015-03-10
• [学会発表] Formulation and solutions for daily operation scheduling problem of water supply pump (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Yokokawa, T. Okamoto, A. Kawagoe, Y. Ueno, K. Mori
  • 学会等名: the 1st IEEJ international workshop on sensing, actuation, and motion control
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 2015-03-09 – 2015-03-10
• [学会発表] An introduction of the energy plant operational planning problem: A formulation and solutions (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Suzuki, T. Okamoto
  • 学会等名: the 1st IEEJ international workshop on sensing, actuation, and motion control
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 2015-03-09 – 2015-03-10
• [学会発表] ラジアル基底関数ネットワークを用いた応答曲面法による電力系統用蓄電池の最適配置 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高瀬 信彰, 岡本 卓, 小圷 成一
  • 学会等名: 電気学会 電子・情報・システム部門 システム / 産業応用部門 産業計測制御 合同研究会
  • 発表場所: 茨城県大洗町
  • 年月日: 2014-12-06
• [学会発表] 多目的差分進化法と自己組織化マップを用いた対話型満足パレート解探索法 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山田 勇樹, 岡本 卓, 小圷 成一
  • 学会等名: 計測自動制御学会 システム・情報部門学術講演会 2013
  • 発表場所: 岡山県岡山市
  • 年月日: 2014-11-21 – 2014-11-23
• [学会発表] Constrained optimization using the chaotic sequential quadratic approximation type Lagrange quasi-Newton method (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Okamoto
  • 学会等名: IEEE Int. Conf. on Systems, Man, and Cybernetics 2014
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2014-10-05 – 2014-10-08
• [学会発表] A design method of complex network growth model robust over the cascade failure (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Mizuno, T. Okamoto, S. Koakutsu
  • 学会等名: SICE Annual Conference 2014
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-12
• [学会発表] マップの対称変換を導入した成長階層型自己組織化マップを用いたパレート解集合の可視化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 直人, 岡本 卓, 小圷 成一
  • 学会等名: 平成26年 電気学会 電子・情報・システム部門大会
  • 発表場所: 島根県松江市
  • 年月日: 2014-09-03 – 2014-09-06
• [学会発表] ベンチマーク問題の実装と公開 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岡本卓
  • 学会等名: 平成26年電気学会全国大会
  • 発表場所: 愛媛県松山市
• [学会発表] 上水道送水ポンプ運転計画問題とその解法例 (2014)
  • 著者名/発表者名: 横川勝也, 岡本卓
  • 学会等名: 平成26年電気学会全国大会
  • 発表場所: 愛媛県松山市
• [学会発表] エネルギープラント運用計画問題と最適化手法の適用例 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岡本卓, 足立直紀, 鈴木亮平, 小圷成一, 平田廣則
  • 学会等名: 平成26年電気学会全国大会
  • 発表場所: 愛媛県松山市
• [学会発表] Gamification of the optimization problem and multi-point type optimization methods (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Okamoto, E. Aiyoshi
  • 学会等名: IEEE Int. Conf. on Systems, Man, and Cybernetics 2013
  • 発表場所: Manchester, UK
• [学会発表] Chaotic optimization method without initial sampling parameter tuning ― Empirical comparisons of two approaches in various problems (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Okamoto, H. Hirata
  • 学会等名: IEEE Int. Conf. on Systems, Man, and Cybernetics 2013
  • 発表場所: Manchester, UK
• [学会発表] Constrained optimization using the chaotic Lagrange quasi-Newton method ― A basic study of its search trajectory and its search capability (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Okamoto, H. Hirata
  • 学会等名: SICE Annual Conference 2013
  • 発表場所: Nagoya, Japan
• [学会発表] GHSOM を用いたパレート解集合の可視化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木直人, 岡本卓, 小圷成一, 平田廣則
  • 学会等名: 電気学会 システム研究会 「確率最適化アルゴリズム全般」
  • 発表場所: 愛知県名古屋市
• [学会発表] 自己組織化マップを用いたパレート解の可視化手法の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 弘中篤史，岡本卓, 小圷成一，平田廣則
  • 学会等名: 計測自動制御学会 システム・情報部門学術講演会 2013
  • 発表場所: 滋賀県大津市
• [学会発表] 最適化問題のゲーム化変換と多点型最適化手法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 相吉英太郎, 岡本卓
  • 学会等名: 第23回 インテリジェント・システム・シンポジウム
  • 発表場所: 福岡県福岡市
• [学会発表] 指数関数型拡大ラグランジュ関数を用いたカオスラグランジュ関数法とその改良 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森雅成，岡本卓，小圷成一，平田廣則
  • 学会等名: 平成25年 電気学会 電子・情報・システム部門大会
  • 発表場所: 北海道北見市