| 研究課題/領域番号 |
19K12162
|
|---|
| 研究機関 | 法政大学 |
|---|
研究代表者 |
佐藤 裕二 法政大学, 情報科学部, 教授 (20328909)
|
|---|
| 研究分担者 |
廣津 登志夫 法政大学, 情報科学部, 教授 (10378268)
宮川 みなみ 信州大学, 学術研究院工学系, 助教 (40793964) [辞退]
佐藤 未来子 東海大学, 情報通信学部, 准教授 (20626030)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
|
| キーワード | Distributed NSGA-II / Divide-and-conquer / Distributed MOEA/D / Virtual overlapping zone / Ideal Point |
|---|
| 研究実績の概要 |
(1) パレート優劣関係に基づく手法であるNSGA-IIに関して、並列分散環境において、分割統治法を参考にした階層型非支配ソート、および探索過程でのパレートフロントの両端の非劣解を全てのコアCPUで共有する移住方式により、解の多様性（パレートフロントの両端の広がり）および均一な解分布能力向上のために有効であることを示していた。更に、評価値の高い実行不可能解を利用した解探索における収束性向上のアイデアを加え、多様性とパレートフロントへの収束能力を兼ね備えたアルゴリズムを考案したがプログラムのバグにより進捗が停滞していた。2021年度末にバグ対策が完了し、これから評価実験を行い、ジャーナルへの投稿を予定している。一方で、並列高速化の研究を進める中から、NSGA-II自体のアルゴリズムを一部更新して解探索の多様性向上に繋がるアイデアが浮かび、評価を開始した。
(2) 重みベクトルによるスカラー化関数に基づく手法であるMOEA/Dに関して、目的関数空間を分割し複数のコアに割り当てる並列化を（GPUなどの）メニーコア環境で行った場合のコア境界付近での解精度の低下を抑制するために、目的関数空間を分割する境界領域にVirtual overlapping zoneを設けて探索精度の向上を図る手法を2目的最適化問題に対して提案して国際会議で発表していたが、新たに、各コアで情報共有の必要があるIdeal Pointを、コア間で補正するための情報共有間隔を適応的に変化させることで、コア間の境界付近で解分布が疎になる現象を早期に改善する効果があり、また収束性に関しては単一CPUと同程度を維持したまま、多様性に関して向上する実験結果を得てIEEE主催の国際会議で発表した。目的数が3以上の場合に適用するための改善が課題であったが、解決に繋がると思われるアイデアが浮かび、より詳細な検討に着手した。
|
| 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
(1) パレート優劣関係に基づく手法であるNSGA-IIに関して、評価値の高い実行不可能解を利用した解探索における収束性向上のアイデアを加え、多様性とパレートフロントへの収束能力を兼ね備えたアルゴリズムを2020年度末に考案したがプログラムのバグにより進捗が停滞していた。2021年度末にバグ対策が完了し、これから評価実験を行い、ジャーナルへの投稿を予定しているが当初の計画より遅れている。COVID-19の影響もあって、学生を使った評価実験が計画通りに進まなかったためと考えている。一方で、並列高速化の研究を進める中から、NSGA-II自体のアルゴリズムを一部更新して解探索の多様性向上に繋がるアイデアが浮かび、より詳細な検討を開始している。
(2) 重みベクトルによるスカラー化関数に基づく手法であるMOEA/Dに関して、目的関数空間を分割し複数のコアに割り当てる並列化を（GPUなどの）メニーコア環境で行った場合のコア境界付近での解精度の低下を抑制するために、目的関数空間を分割する境界領域にVirtual overlapping zoneを設けて探索精度の向上を図る手法を2目的最適化問題に対して提案して国際会議で発表していたが、新たに、各コアで情報共有の必要があるIdeal Pointを、コア間で補正するための情報共有間隔を適応的に変化させることで、コア間の境界付近で解分布が疎になる現象を早期に改善する効果があり、また収束性に関しては単一CPUと同程度を維持したまま、多様性に関して向上する実験結果を得てIEEE主催の国際会議で発表していたが、目的数が3以上の場合に適用するための更なる工夫が課題として残っていた。年度末に解決に繋がると思われるアイデアが浮かび、これからより詳細な調査・検討を行うが予想以上に解決のための新たなアイデアの提案に時間を必要とした。
|
| 今後の研究の推進方策 |
(1) パレート優劣関係に基づく手法であるNSGA-IIに関しては、これまでの研究内容に加えて、実行不可能解の中で評価値の高い解を親個体の候補として利用するアイデアを活用した解探索における収束性向上の機能強化を加えたプログラムのバグ対策がやっと終了した。早急に評価実験を行い、ジャーナルへの投稿を行う。
(2) 重みベクトルによるスカラー化関数に基づく手法であるMOEA/Dに関しては、Ideal Pointの値をコア間で補正するための情報共有間隔を適応的に変化させる手法を加えた評価をより詳細に行い、2021年度中にジャーナルへの投稿を行う。また、2019年度に提案した目的関数空間を分割する境界領域にVirtual overlapping zoneを設けて探索精度の向上を図るアイデアを3目的以上の最適化問題に拡張するために浮かんだアイデアの評価実験を行い、ジャーナルへの投稿を行う。
(3) NSGA-IIとMOEA/Dに関するアイデアに関してジャーナルへの投稿が完了した後、実問題を用いた有効性の再確認を行うと共に、新たな提案につなげる。NSGA-IIIはNSGA-IIやMOEA/Dと共通するアルゴリズム部分を含むと考え、まずNSGA-IIやMOEA/Dで提案した並列化法をNSGA-IIIに適用した場合の有効性の確認と問題点の洗い出しを行う。次にその結果を基に、異なる並列化法の要素を融合させるための新たな技術の提案を行う。更に、「複数車種の同時適化のためのデータ」などの実問題を用いた評価実験から、移住などのタイミングを利用して、共通部分を検出しながら有効活用して、高速に同時最適化する技術を探り、更なる精度向上に繋げる。また、講演会や国際会議でのスペシャルセッションの提案などを通して研究成果の広報に勤める。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナウイルスの影響で、参加予定であった国際会議および国内会議が全てWeb開催（または中止）となり予定していた旅費を執行できなかったこと、および一部の評価実験用のプログラムのバグ対策が完了せずに、謝金を使った学生（研究協力者）の評価実験作業が遅れて予定した謝金の消化ができませんでした。また、評価実験が遅れたために、ジャーナル投稿が間に合わずに論文掲載料の支出がなく次年度使用額が生じました。
今回生じた次年度使用額に関しては、2022年度の学会活動費（論文誌投稿費用、学会参加費など）あるいは謝金のための費用として活用する予定です。
|
