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2022 年度 実績報告書

確率モデルに基づくBlack-Box最適化フレームワークの理論解析とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 20J23664
研究機関横浜国立大学

研究代表者

内田 絢斗  横浜国立大学, 環境情報学府, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2023-03-31
キーワードBlack-Box最適化 / 進化戦略 / CMA-ES / サロゲートモデル / 混合整数最適化
研究実績の概要

本年度は,確率モデルに基づく高性能なBlack-Box連続最適化法であるCovariance Matrix Adaptation Evolution Strategy (CMA-ES)に対する以下のアルゴリズム改良を行った.
(1)目的関数の単調増加変換にロバストなサロゲートモデルを用いた(1+1)-CMA-ESの提案
CMA-ESは目的関数の単調増加変換などの変換により最適化性能が変化しないという性質をもつ.このような性質は不変性と呼ばれ,問題ごとのハイパーパラメータ調整の手間の低減などの利点につながる.本研究では目的関数の単調増加変換に対する不変性をもつ利得関数を導入し,利得関数値を利用してサロゲートモデルを学習することで目的関数の単調増加変換にロバストな手法を開発した.提案手法は目的関数の推定が困難な問題において既存手法より効率的な最適化を実現する.本内容は進化計算の国際会議であるEvoApplications 2023で発表を行った.
(2)混合整数最適化のためのマージン補正付き(1+1)-CMA-ESの提案
混合整数最適化問題は多くの実問題に現れるため,効率的な混合整数最適化法の開発が求められている.本研究では混合整数最適化法であるCMA-ES with marginに対してエリート保存戦略を導入した手法である(1+1)-CMA-ES with marginを開発した.提案手法は単峰性の混合整数最適化問題だけでなく,単峰性の整数変数最適化問題やバイナリ最適化問題においても効率的な最適化を実現する.本内容は進化計算のトップ国際会議であるGenetic and Evolutionary Computation Conference (GECCO) 2023への採択が決定されている.

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023 2022

すべて 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件)

  • [学会発表] (1+1)-CMA-ES with Margin for Discrete and Mixed-Integer Problems2023

    • 著者名/発表者名
      Yohei Watanabe, Kento Uchida, Ryoki Hamano, Shota Saito, Masahiro Nomura and Shinichi Shirakawa
    • 学会等名
      Genetic and Evolutionary Computation Conference 2023 (GECCO 2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] Surrogate-Assisted (1+1)-CMA-ES with Switching Mechanism of Utility Functions2023

    • 著者名/発表者名
      Yutaro Yamada, Kento Uchida, Shota Saito and Shinichi Shirakawa
    • 学会等名
      26th European Conference, EvoApplications 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] 離散変数最適化および混合整数最適化のためのマージン補正付き(1+1)-CMA-ESの提案2023

    • 著者名/発表者名
      渡邉陽平, 内田絢斗, 濱野椋希, 斉藤翔汰, 野村将寛, 白川真一
    • 学会等名
      第23回進化計算学会研究会
  • [学会発表] Improvement of sep-CMA-ES for Optimization of High-Dimensional Functions with Low Effective Dimensionality2022

    • 著者名/発表者名
      Teppei Yamaguchi, Kento Uchida and Shinichi Shirakawa
    • 学会等名
      2022 IEEE Symposium Series on Computational Intelligence (SSCI)
    • 国際学会
  • [学会発表] 評価値への影響を持たない次元を含む高次元最適化問題のためのCMA-ESの改良2022

    • 著者名/発表者名
      内田 絢斗, 山口 哲平, 白川 真一
    • 学会等名
      進化計算シンポジウム2022
  • [学会発表] 利得関数の適応的切替機構を導入したサロゲートモデルを用いた(1+1)-CMA-ESの提案2022

    • 著者名/発表者名
      山田 裕太郎, 内田 絢斗, 斉藤 翔汰, 白川 真一
    • 学会等名
      進化計算シンポジウム2022

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公開日: 2023-12-25  

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