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2011 年度 実績報告書

多機能弾性波デバイスの電極構造解析と同時最適設計に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 21560432
研究機関近畿大学

研究代表者

田川 聖治  近畿大学, 理工学部, 教授 (50252789)

キーワード最適設計 / 弾性表面波デバイス / 最適化手法 / 進化計算 / 差分進化 / 並行プログラム / マルチコアCPU
研究概要

本年度は、研究計画の最終年度である。当初の目標の第1項目に加え、第2・3項目を達成した。
1.弾性波デバイスの設計支援システムの開発と評価
過去2年間の研究成果の集大成として、弾性表面波(SAW)フィルタのシミュレータ、差分進化法を発展させた多目的最適化プログラム、主成分分析に基づく解析ツールを統合した設計支援システムを完成させた。設計支援システムはJava言語とMATLABで実装しており、SAWフィルタの構造設計を制約条件付き多目的最適化問題として定式化した後、多目的最適化プログラムによって求めたパレート最適解集合から、SAWフィルタの電気的特性と電極構造の関係が解析できる。また、平衡型SAWフィルタの構造設計に設計支援システムを用いることで、バンドパス・フィルタとインピーダンス変換の機能を同時に実現した。
2.多目的最適化プログラムの改良
設計支援システムの多目的最適化プログラムは、最新の進化計算の一種である差分進化法をベースとして、本研究を通じて独自に開発したものである。本年度は、昨年考案した非劣解の評価指標に対して、時間計算量が目的数の多項式オーダーとなる高速近似計算アルゴリズムを提案した。これにより、目的数が4以上の最適化問題でも、現実的な計算時間で高精度のパレート最適解集合が求められる。また、評価指標の近似値が厳密値の上限値となることの証明など、提案した近似値の定量的な性質も明らかにした。
3.マルチコアCPUを活用するための並行プログラムの開発
近年、複数のプロセッサ(コア)を搭載したマルチコアCPUが市販のパソコンにも採用されている。そこで、設計支援システムの実装においてマルチコアCPUを活用するため、Java言語による差分進化法の並行プログラムを開発した。並行プログラムは複数のスレッドから構成されており、それらのスレッドを異なるコアに割り当て並列に処理することで、差分進化法の計算時間を大幅に短縮することができた。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] A statistical study of concurrent differential evolution on multi-core CPU2012

    • 著者名/発表者名
      田川聖治
    • 雑誌名

      Proc.of Italian Workshop on Artificial Life and Evolutionary Computation

      ページ: 1-12

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Indicator-based differential evolution using exclusive hypervolume approximation and parallelization for multi-core processors2011

    • 著者名/発表者名
      田川聖治
    • 雑誌名

      Proc.of Genetic and Evolutionary Computation Conference

      ページ: 657-664

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Alternative implementation techniques of parallelized differential evolution for multi-core processors2011

    • 著者名/発表者名
      田川聖治
    • 雑誌名

      Proc.of International Conference on Uncertainty and Knowledge Engineering

      ページ: 1-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental study of a structured differential evolution with mixed strategy2011

    • 著者名/発表者名
      石水隆
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics

      巻: 15巻2号 ページ: 1310-1319

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Concurrent differential evolution for uncertain optimization problems2011

    • 著者名/発表者名
      田川聖治
    • 雑誌名

      Proc.of Int.Conference on Advanced Engineering Computing and Applications in Sciences

      ページ: 48-53

    • 査読あり
  • [学会発表] マルチコアCPUにおける差分進化の精度評価2012

    • 著者名/発表者名
      田川聖治
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 発表場所
      広島工業大学(広島県)
    • 年月日
      2012-03-23
  • [学会発表] マルチコアCPUを活かす並行型差分進化2012

    • 著者名/発表者名
      田川聖治
    • 学会等名
      計測自動制御学会・第39回知能システムシンポジウム
    • 発表場所
      千葉大学(千葉県)
    • 年月日
      2012-03-16
  • [学会発表] マルチコアCPUにおける並行型差分進化のノンパラメトリック検定を用いた比較研究2012

    • 著者名/発表者名
      田川聖治
    • 学会等名
      情報処理学会・第87回数理モデル化と問題解決研究会
    • 発表場所
      指宿市民会館(鹿児島県)
    • 年月日
      2012-03-02
  • [学会発表] ロバスト最適化問題に対するDifferential Evolutionの適用2011

    • 著者名/発表者名
      田川聖治
    • 学会等名
      進化計算学会・進化計算シンポジウム2011
    • 発表場所
      モンタナリゾート(宮城県)
    • 年月日
      2011-12-17
  • [学会発表] Concurrent Differential Evolutionの不確実性下の最適化問題に対する適用2011

    • 著者名/発表者名
      田川聖治
    • 学会等名
      電気学会・システム研究会
    • 発表場所
      山口大学(山口県)
    • 年月日
      2011-12-03
  • [学会発表] マルチコアCPUにおける差分進化の実装と評価2011

    • 著者名/発表者名
      田川聖治
    • 学会等名
      電気学会・電子・情報・システム部門大会
    • 発表場所
      富山大学(富山県)
    • 年月日
      2011-09-08

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公開日: 2013-06-26  

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