生物的アプローチによる大空間構造物の構造形態創生

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12650579
• 研究機関: 鹿児島大学
• 研究代表者: 本間 俊雄 鹿児島大学, 工学部, 助教授 (60311883)
• 研究分担者: 山本 憲司 鹿児島大学, 工学部, 助手 (70311884) ; 皆川 洋一 鹿児島大学, 工学部, 教授 (30128459)
• キーワード: 生物的アプローチ / セル・オートマトン / 遺伝的アルゴリズム / 免疫アルゴリズム / 最適化 / 構造形態 / テンセグリティ構造 / 育種システム

研究概要

H12年度は生物的アプローチの計算方法による基礎研究、H13年度は、建築構造解析、特に構造形態の創生や逆問題の解析、同定解析に応用する生物的アプローチ(セル・オートマトン(CA)法,遺伝的アルゴリズム(GA),免疫アルゴリズム(IA))の理論展開と基本的なプログラム開発を完了した。また、これらの考え方を発想支援システムへと発展させるための可能性を調べ、基本的な考え方と試作システムの開発を進めた。H14年度は、これらの成果を基に、各生物的アプローチを有機的に関連付けた育種法(simulated breeding method)と呼ばれる方法の基礎を確立させ、大空間構造物の構造形態創生発想支援に関する試作システムの開発を中心に研究開発を実施し、育種法の可能性を調べた。
建築構造の形態を求める問題では大域的最適解だけが要求されるわけではなく、デザインを考慮した実現可能な評価の優れた局所的最適解を得る方法が重要である場合が多い。ここに、数理的な一義的に解を決定しようとする方向ではなく、生物的アプローチによる多様性を追求した多くの準最適解を設計者の発想に基づいて、設計者の評価を直接構造評価に反映させることが可能なシステム開発が要求され始めている。特に、大空間構造は、デザイナーの描いた形状が必ずし、構造として適切であるかどうかすぐには判定できないため、ここで試作した生物的アプローチを利用した育種法による発想支援システムは、デザインの幅を広げる可能性を有する。本研究では、生物的アプローチ利用による発想支援の基本的な考え方が明確にできた。なお、種々の分野における育種法は進化的な計算手順による内容ではあるが、本研究により、盆栽的な方法による形態創生を可能とする考え方も新たに提案できた。

研究成果

• [文献書誌] 本間俊雄, 栫弁慶: "空間構造の形態発想支援に関するシステム開発の試み"日本計算工学会,計算工学講演会論文集. 第7巻,第2号. 883-886 (2002)
• [文献書誌] 加治広之, 本間俊雄, 登坂宣好: "免疫アルゴリズムによるトラス構造物の最適化と多様"日本計算工学会,計算工学講演会論文集. 第7巻,第2号. 879-882 (2002)
• [文献書誌] 猿木洋二郎, 松山和彦, 本間俊雄: "自律分散有限要素法による複合ケーブル構造の初期形態決定について"日本計算工学会,計算工学講演会論文集. 第7巻,第2号. 875-878 (2002)
• [文献書誌] 山本憲司, 本間俊雄, 皆川洋一: "自律分散有限要素法によるケーブル構造の初期張力決定法について"日本機械学会,第5回最適化シンポジウム講演論文集. 5巻. 159-164 (2002)
• [文献書誌] 本間俊雄, 加治広之, 登坂宣好: "免疫アルゴリズムによるトラス構造物の多目的最適化と解の多様性"構造工学論文集. 49B(掲載予定). (2003)
• [文献書誌] T.Honma, N.Tosaka: "Autonomous Decentralized Finite Element Method and Its Applications"International Journal for Numerical Methods in Engineering. 未定(掲載予定). (2003)