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2012 年度 実績報告書

正準形決定論的PSOの理論解析とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 22560389
研究機関日本工業大学

研究代表者

神野 健哉  日本工業大学, 工学部, 教授 (50286762)

研究分担者 木許 雅則  日本工業大学, 工学部, 講師 (80315126)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワード粒子群最適化 / 決定論的 / 固有値 / グラフ理論 / 平均頂点間距離 / ネットワーク構造 / 最適化問題 / 電子回路
研究概要

粒子群最適化法では各粒子が有する優良解情報を相互にやり取りすることで、解探索を行っている。この優良解情報のやり取りを行う関係をグラフとしてとらえた場合、グラフが有する構造によって、探索性能が変わることを数値実験を基に理論的に解明を前年度までに行なった。その結果、グラフの平均頂点間距離が解探索性能に大きく関わっていることを明らかにし、特に我々が提案する正準形決定論的粒子群最適化法では平均頂点間距離の増加に伴い、解探索性能が向上することを明らかにした。特に我々が提案する正準形決定論的粒子群最適化法では平均頂点間距離の増加に伴い、解探索性能が向上することを明らかにした。特に目的関数が多峰性関数である場合、平均頂点間距離が短いことが優良解探索能力の向上に寄与することを明らかにし、これを電子回路化し、その性能を確認した。平均頂点間距離が短いネットワーク構造としては最も単純なものとしてはリング構造が挙げられ、このようなリング構造にすることで電子回路では非同期的動作させることができ、また回路構造を非常に単純なものにすることに成功した。またこれまでのシステムの固有値と解探索性能との関係に関する解析結果により、解探索性能向上に大きく寄与するパラメータを導出し、平均頂点間距離を長くした場合に関しても解析を進めた。その成果から、新たに粒子間の結合を時変スイッチとした新たな系を考案した。このシステムは決定論的でありながらこれまでのシステムの性能を大きく改善したものである。特にこのシステムは複雑ネットワーク理論の新たな道筋も見いだせるモデルとなるものであり、今後粒子群最適化のみならず様々な分野への発展が期待できる結果を得ることができた。これらの結果は原著論文2本、国際会議13本、国内の研究会講演12本で結果を公表した。

現在までの達成度 (区分)
理由

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (27件)

すべて 2012 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (25件)

  • [雑誌論文] Improvement in Solution Search Performance of Deterministic PSO using a Golden Angle2012

    • 著者名/発表者名
      Takuya Shindo, Ryousuke Sano, Toshimichi Saito, Kenya Jin'no
    • 雑誌名

      Journal of Signal Processing

      巻: Vol. 16, No. 4 ページ: pp. 299-302

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of low-frequency electrical therapy device with chaotic vibration and its performance analysis2012

    • 著者名/発表者名
      Mamoru Suefuji, Takuya Shindo, Kantaro Fujiwara, Kenya Jin'no, Tohru Ikeguchi
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and its Applications, IEICE

      巻: vol. 3, no. 4 ページ: pp. 621-628

    • 査読あり
  • [学会発表] Parameter Setting Procedure by using Golden Angle for Generation of Diversity2012

    • 著者名/発表者名
      Takuya Shindo, Kenya Jin'no
    • 学会等名
      2012 International Conference on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA2012)
    • 発表場所
      Palma, Majorca, Spain
    • 年月日
      2012-10-25
  • [学会発表] Particle Swarm Optimization with Switched Topology2012

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Sano, Takuya Shindo, Kenya Jin'no, Toshimichi Saito
    • 学会等名
      2012 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetic (SMC2012)
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2012-10-15
  • [学会発表] ヒステリシス分割最適化法による複数解探索問題について2012

    • 著者名/発表者名
      久保田 将史, 神野 健哉, 斎藤 利通
    • 学会等名
      2012年 電子情報通信学会 ソサイエティ大会
    • 発表場所
      富山大学, 富山
    • 年月日
      2012-09-10
  • [学会発表] PSO-based Multiple Optima Search Systems with Switched Topology

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Sano, Takuya Shindo, Kenya Jin'no, Toshimichi Saito
    • 学会等名
      2012 IEEE World Congress on Evolutionary Computation (CEC2012)
    • 発表場所
      Brisbane, Australia
  • [学会発表] A Relationship between Network Topology and Search Performance of PSO

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Tsujimoto, Takuya Shindo, Takayuki Kimura, Kenya Jin'no
    • 学会等名
      2012 IEEE World Congress on Evolutionary Computation (CEC2012)
    • 発表場所
      Brisbane, Australia
  • [学会発表] The fundamental characteristic of hysteresis-divided optimization

    • 著者名/発表者名
      Masafumi Kubota, Kenya Jin'no, Toshimichi Saito
    • 学会等名
      2012 International Conference on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA2012)
    • 発表場所
      Palma, Majorca, Spain
  • [学会発表] Synchronization Induced by Common Colored Noise on Electric Circuits

    • 著者名/発表者名
      Tsubasa Kawai, Wataru Kurebayashi, Kantaro Fujiwara, Kenya Jin'no, Yoshihiko Horio, Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      2012 International Conference on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA2012)
    • 発表場所
      Palma, Majorca, Spain
  • [学会発表] Switching Angles Optimization of Single Phase PWM DC-AC Inverter by Particle Swarm Optimizations

    • 著者名/発表者名
      Takuya Shindao, Kenya Jin'no
    • 学会等名
      The 6th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems & The 13th International Symposium on Advanced Intelligent Systems
    • 発表場所
      Kobe, Japan
  • [学会発表] Particle Swarm Optimization based on Switching Connection

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Sano, Kenya Jin'no, Toshimichi Saito
    • 学会等名
      2012 IEEE Workshop on Nonlinear Circuit Networks (NCN'12)
    • 発表場所
      Tokushima, Japan
  • [学会発表] A Nonlinear Blind Source Separation using a Particle Swarm Optimization

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kurihara, Kenya Jin'no
    • 学会等名
      2012 IEEE Workshop on Nonlinear Circuit Networks (NCN'12)
    • 発表場所
      Tokushima, Japan
  • [学会発表] An Analog Circuit Implementation of Deterministic Particle Swarm Optimization

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Kanda, Takuya Kurihara, Takuya Shindo, Kenya Jin'no
    • 学会等名
      2012 IEEE Workshop on Nonlinear Circuit Networks (NCN'12)
    • 発表場所
      Tokushima, Japan
  • [学会発表] A Divided Optimization Algorithm for a Single Phase PWM Inverter

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Morita, Hiroaki Ujiie, Kenya Jin'no
    • 学会等名
      2013 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP2013)
    • 発表場所
      The Island of Hawaii, U.S.A
  • [学会発表] Solution Search Performance of PSO using Gradient of an Evaluation Value

    • 著者名/発表者名
      Takuya Shindo, Kenya Jin'no
    • 学会等名
      2013 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP2013)
    • 発表場所
      The Island of Hawaii, U.S.A
  • [学会発表] A Nonlinear Blind Source Separation System using Particle Swarm Optimization Algorithm

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kurihara, Kenya Jin'no
    • 学会等名
      2013 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP2013)
    • 発表場所
      The Island of Hawaii, U.S.A
  • [学会発表] 粒子群最適化法による単相PWM DC-ACインバータのスイッチングタイミング最適化

    • 著者名/発表者名
      進藤 卓也, 神野 健哉
    • 学会等名
      電子情報通信学会 第25回 回路とシステムワークショップ
    • 発表場所
      淡路島夢舞台国際会議場, 淡路島
  • [学会発表] ヒステリシス分割最適化法の基本特性

    • 著者名/発表者名
      神野 健哉, 久保田 将史, 斎藤 利通
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • 発表場所
      伊勢, 三重
  • [学会発表] 粒子群最適化法の最良位置参照による解探索性能

    • 著者名/発表者名
      進藤 卓也, 神野 健哉
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • 発表場所
      秋田, 秋田
  • [学会発表] スイッチトトポロジーを導入した粒子群最適化法の複数解探索能力

    • 著者名/発表者名
      佐野 亮介, 神野 健哉, 斎藤 利通
    • 学会等名
      電子情報通信学会・情報処理学会 第11回情報科学技術フォーラム FIT2012
    • 発表場所
      小金井, 東京
  • [学会発表] ネットワーク構造と乱数幅がPSOの解探索性能に及ぼす影響

    • 著者名/発表者名
      関口 卓弥, 神野 健哉
    • 学会等名
      2012年 電子情報通信学会 ソサイエティ大会
    • 発表場所
      富山大学, 富山
  • [学会発表] 分割最適化によるDC-ACインバータのスイッチングタイミングの最適化

    • 著者名/発表者名
      森田 和也, 神野 健哉
    • 学会等名
      2012年 電子情報通信学会 ソサイエティ大会
    • 発表場所
      富山大学, 富山
  • [学会発表] 非同期型逐次更新PSOの解探索の基本性能について

    • 著者名/発表者名
      関口 卓嗣, 進藤 卓也, 神野 健哉
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • 発表場所
      福井, 福井
  • [学会発表] DC-ACインバータのスイッチング位相の最適化

    • 著者名/発表者名
      森田 和也, 栗原 拓哉, 神野 健哉
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • 発表場所
      福井, 福井
  • [学会発表] 粒子群最適化法を学習に用いた非線形ブラインド信号源分離

    • 著者名/発表者名
      栗原 拓哉, 神野 健哉
    • 学会等名
      第16回 電気学会 東京支部埼玉支所研究発表会
    • 発表場所
      新都心ビジネス交流プラザ, 埼玉
  • [学会発表] リング結合構造を持つ粒子群最適化法を用いる非線形ブラインド信号源分離

    • 著者名/発表者名
      栗原 拓哉, 神野 健哉
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • 発表場所
      千葉大学, 千葉
  • [学会発表] PSOに基づくブラインド信号分離における分布誤差の影響について

    • 著者名/発表者名
      木許 雅則, 冨田 翔矢, 神野 健哉
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • 発表場所
      千葉大学, 千葉

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公開日: 2014-07-24  

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