進化発生アプローチに基づく遺伝的プログラミングを用いた動的適応システムの研究

• 研究課題/領域番号: 26280094
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 伊庭 斉志 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (40302773)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 13,260千円 (直接経費: 10,200千円、間接経費: 3,060千円); 2016年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2015年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2014年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
• キーワード: 遺伝的プログラミング / 進化計算 / 遺伝子ネットワーク / 進化発生アプローチ / 遺伝子アルゴリズム / 力学系 / 動的適応システム / 遺伝的アルゴリズム / Evo-Devアプローチ / 進化発達系 / 発生型アプローチ / 発生型システム / Evo-devアプローチ / 進化型ロボット

研究成果の概要

本研究では，「進化発生アプローチ」という考えに基づいて，新奇なプログラム進化の手法（発生型遺伝的プログラミング）を構築する．従来の遺伝的プログラミング(Genetic Programming, GP)では，(1)探索が必ずしも効率的でない，(2)探索過程で表現型が複雑化して空間計算量が莫大になる，(3)進化の結果として得られた表現の頑強性が必ずしも高くない，などの点が指摘されていた．そこで本研究では，遺伝子ネットワークの枠組みを利用して遺伝的プログラムを生成し，頑強な動的適応システムを実現した．

研究成果

• [雑誌論文] Pulse Detecting Genetic Circui--A New Design Approach (2016)
  • 著者名/発表者名: Nasimul Noman , Mara Inniss, Hitoshi Iba, Jeffrey C. Way
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 12 号: 12 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0167162
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Evolving Robust Gene Regulatory Networks (2015)
  • 著者名/発表者名: Noman,N., Monjo,T., Moscato,P., Iba,H.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 10 号: 1 ページ: 1-21
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0116258
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An Effective Method for Evolving Reaction Networks in Synthetic Biochemical Systems (2015)
  • 著者名/発表者名: Dinh,H., Aubert,N., Noman,N., Fujii,T., Rondelez,Y., Iba,H.
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Evolutionary Computation 巻: 19 号: 3 ページ: 374-386
  • DOI: 10.1109/tevc.2014.2326863
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Improved sampling using loopy belief propagation for probabilistic model building genetic programming (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato,H., Hasegawa,Y., Bollegala,D., Iba,H.
  • 雑誌名: Swarm and Evolutionary Computation 巻: 23 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1016/j.swevo.2015.02.002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Oscillatory synthetic biological system construction using interactive evolutionary computations (2014)
  • 著者名/発表者名: Dinh,H., Noman,N., Iba,H.
  • 雑誌名: Journal of Computer Science 巻: 10 ページ: 2640-2652
  • 査読あり
• [雑誌論文] Converting Motion between Different Types of Humanoid Robots Using Genetic Algorithms (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama,M., Iba,H
  • 雑誌名: International Journal of Computer Theory and Engineering 巻: 7 ページ: 97-102
  • 査読あり
• [学会発表] Coevolution of mapping functions for linear SVM (2017)
  • 著者名/発表者名: Satish Kumar Jaiswal, Hitoshi Iba
  • 学会等名: 2017 IEEE Congress on Evolutionary Computation (CEC2017)
  • 国際学会
• [学会発表] パラメトリック遺伝的プログラミング (2017)
  • 著者名/発表者名: 堀場貴裕，伊庭斉志
  • 学会等名: 進化計算シンポジウム2017
• [学会発表] 遺伝的アルゴリズムを用いた誤判定音声合成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 楊奕，伊庭斉志
  • 学会等名: 進化計算シンポジウム2017
• [学会発表] 動的環境最適化におけるAffinity Propagationを用いた粒子群最適化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木一弘，伊庭斉志
  • 学会等名: 進化計算シンポジウム2017
• [学会発表] 進化計算を用いた時間依存型確率的化学反応の推定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 海内映吾，伊庭斉志
  • 学会等名: 進化計算シンポジウム2017
• [学会発表] Optimization of artificial operon construction by consultation algorithms utilizing LCS (2016)
  • 著者名/発表者名: Changhee Han, Kenji Tsuge, Hitoshi Iba
  • 学会等名: IEEE Congress on Evolutionary Computation, CEC 2016
  • 発表場所: Vancouver, BC, Canada
  • 年月日: 2016-07-24
  • 国際学会
• [学会発表] Vanishing ideal genetic programming (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Kera, Hitoshi Iba
  • 学会等名: IEEE Congress on Evolutionary Computation, CEC 2016
  • 発表場所: Vancouver, BC, Canada
  • 年月日: 2016-07-24
  • 国際学会
• [学会発表] Feature selection and classification using ensembles of genetic programs and within-class and between-class permutations (2015)
  • 著者名/発表者名: Ivert,A., Aranha,C., Iba,H.
  • 学会等名: 2015 IEEE Congress on Evolutionary Computation (CEC)
  • 発表場所: 仙台国際センター(宮城県,仙台市)
  • 年月日: 2015-05-25
  • 国際学会
• [学会発表] Evolutionary design of oscillatory genetic networks in silico (2015)
  • 著者名/発表者名: Naruse,Y., Hamada,H., Hanai,T., Iba,H.
  • 学会等名: 2015 IEEE Congress on Evolutionary Computation (CEC)
  • 発表場所: 仙台国際センター(宮城県,仙台市)
  • 年月日: 2015-05-25
  • 国際学会
• [学会発表] A double swarm methodology for parameter estimation in oscillating Gene Regulatory Networks (2015)
  • 著者名/発表者名: Nobile,M.S., Iba,H.
  • 学会等名: 2015 IEEE Congress on Evolutionary Computation (CEC)
  • 発表場所: 仙台国際センター(宮城県,仙台市)
  • 年月日: 2015-05-25
  • 国際学会
• [学会発表] Nonlinear protein degradation for temperature compensation (2014)
  • 著者名/発表者名: Peng,Y., Hasegawa,Y., Noman,N., Ｉba,H.
  • 学会等名: GIW / ISCB-Asia 2014
  • 発表場所: 国際交流館、東京都
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-17
• [学会発表] Designing Robust Network Topology with Surrogate Assisted Genetic Algorithm (2014)
  • 著者名/発表者名: Noman,N., Iba,H., Pablo,M.
  • 学会等名: The 15th International Conference on Systems Biology (ICSB)
  • 発表場所: メルボルン、オーストラリア
  • 年月日: 2014-09-14 – 2014-09-18
• [学会発表] Nonlinear Protein Degradation for Temperature Compensation (2014)
  • 著者名/発表者名: Peng,Y., Hasegawa,Y., Noman,N., Ｉｂａ，Ｈ．
  • 学会等名: International conference on computer science and manufacturing technologies (CMST-2014)
  • 発表場所: バリ、インドネシア
  • 年月日: 2014-08-02 – 2014-08-03
• [学会発表] Applying conversion matrix to robots for imitating motion using genetic algorithms (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama,M., Ｉba,H.
  • 学会等名: IEEE Congress on Evolutionary Computation 2014 (CEC2014)
  • 発表場所: 北京,中国
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-11
• [学会発表] Converting Motion Between Different Types of Humanoid Robots Using Genetic Algorithms (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama,M., Ｉba,H.
  • 学会等名: The 6th International Conference on Future Computer and Communication (ICFCC 2014)
  • 発表場所: シドニー、オーストラリア
  • 年月日: 2014-05-29 – 2014-05-30
• [図書] Evolutionary Approach to Machine Learning and Deep Neural Networks: Neuro-Evolution and Gene Regulatory Networks (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Iba
  • 総ページ数: 260
  • 出版者: Springer
• [図書] 人工知能の創発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊庭斉志
  • 総ページ数: 240
  • 出版者: 株式会社オーム社
  • ISBN: 4274220648
• [図書] 東京大学工学教程 情報工学 知識情報処 (2016)
  • 著者名/発表者名: 伊庭斉志, ダヌシカ・ボレガラ
  • 総ページ数: 134
  • 出版者: 丸善出版
• [図書] Excelで学ぶ進化計算―ExcelによるGAシミュレーション― (2016)
  • 著者名/発表者名: 伊庭斉志
  • 総ページ数: 255
  • 出版者: オーム社
• [図書] プログラミングで愉しむ数理パズル―未解決の難問やAIの課題に挑戦― (2016)
  • 著者名/発表者名: 伊庭斉志
  • 総ページ数: 215
  • 出版者: コロナ社
• [図書] Evolutionary Computation in Gene Regulatory Network Research (2016)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Iba, Nasimul Noman
  • 総ページ数: 439
  • 出版者: Wiley
• [図書] 進化計算と深層学習―創発する知能― (2015)
  • 著者名/発表者名: 伊庭斉志
  • 総ページ数: 182
  • 出版者: オーム社
• [図書] 人工知能の方法 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊庭斉志
  • 総ページ数: 253
  • 出版者: コロナ社
• [備考] 伊庭研究室
  • URL: http://www.iba.k.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] 伊庭研究室
  • URL: http://www.iba.t.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] 東京大学・伊庭研究室
  • URL: http://www.iba.t.u-tokyo.ac.jp/