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2023 年度 実績報告書

解の性能根拠を示す説明可能な進化計算

研究課題

研究課題/領域番号 20H04254
配分区分補助金
研究機関横浜国立大学

研究代表者

中田 雅也  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (00781072)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
キーワード進化計算 / 最適化
研究実績の概要

今年度は、説明可能な進化計算を構成するモデルベース進化計算の高性能化ならびにその応用に取り組んだ。高次元・多目的最適化問題に焦点を当て、最先端手法と比較しても、有意かつ飛躍的に性能を改善する最適化手法を開発できた。この成果はトップジャーナルに掲載された。また、開発していたルールマイニング手法を組み合わせることで、更なる性能改善を達成し、高性能な解の共通構造を説明ルールとして抽出できるようなった。
また、パラメータを自動調整できる最適化手法も構築し、その有効性を単一目的最適化問題で実証した。最新の比較手法に対しても、高速化と最適化性能の高性能化を同時に達成できることを示した。加えて、ルールマイニング手法の改良や、次元圧縮手法を用いた最適化手法なども検討しており、提案手法を構成する各高性能要素の高性能化にも取り組んだ。
加えて、ニューラルネットワークの構造最適化、物流プログラムの自動設計、翼形状の最適化などの応用研究を実施し、その有効性を示した。例えば、構築した最適化手法は、500のサンプル数のみ高精度な最適化が可能であり、最適化の実施コストを平均58%削減することに成功している
これらの取り組みは、トップジャーナルを含む論文誌4件、国際会議2件、国内会議13件、受賞2件として成果を上げた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

今回構築した高性能なモデルベース進化計算を融合することで、最適化性能を飛躍的に改善した。加えて、開発していたルールマイニング手法と組み合わせることで、更なる性能改善が可能であり、高性能な解の共通構造を可視化できるようなった。加えて、当初の計画を超えて、複数の応用研究を実施し、その有効性を示した。

今後の研究の推進方策

当初計画していた応用研究が順調に進んでいることから、最適化手法の高性能化に取り組む予定である。知識ルールの効果的な使い方、モデル設計の見直しなどを通して、構築した手法の高性能化を達成し、実問題にその有効性を検証する。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Evolutionary multiobjective optimization assisted by scalarization function approximation for high-dimensional expensive problems2024

    • 著者名/発表者名
      Horaguchi Yuma、Nishihara Kei、Nakata Masaya
    • 雑誌名

      Swarm and Evolutionary Computation

      巻: 86 ページ: 101516~101516

    • DOI

      10.1016/j.swevo.2024.101516

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Emulation-based adaptive differential evolution: fast and auto-tunable approach for moderately expensive optimization problems2024

    • 著者名/発表者名
      Nishihara Kei、Nakata Masaya
    • 雑誌名

      Complex & Intelligent Systems

      巻: na ページ: 1-24

    • DOI

      10.1007/s40747-023-01340-9

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 遺伝的プログラミングと進化的ルール学習を用いた区分的関数同定2023

    • 著者名/発表者名
      庄子天晴, 栗山正輝, 中田雅也
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌:数理モデル化と応用

      巻: 16 ページ: 36-49

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 分類器による事前選別を用いた近似型代理モデル多目的進化計算の拡張2023

    • 著者名/発表者名
      洞口裕真, 池口尭, 中田雅也
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌:数理モデル化と応用

      巻: 16 ページ: 23-35

  • [学会発表] High-Dimensional Expensive Optimization by Classification-based Multiobjective Evolutionary Algorithm with Dimensionality Reduction2023

    • 著者名/発表者名
      Yuma Horaguchi and Masaya Nakata
    • 学会等名
      SICE Annual Conference 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] Utilizing the Expected Gradient in Surrogate-assisted Evolutionary Algorithms2023

    • 著者名/発表者名
      Kei Nishihara and Masaya Nakata
    • 学会等名
      Genetic and Evolutionary Computation Conference 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] パレート最適なサロゲート群を利用する適応サロゲート進化計算2023

    • 著者名/発表者名
      西原慧, 中田雅也
    • 学会等名
      進化計算シンポジウム2023
  • [学会発表] Dempster-Shaferの証拠理論に基づくファジィ進化的機械学習2023

    • 著者名/発表者名
      白石洋輝, 石渕久生, 中田雅也
    • 学会等名
      進化計算シンポジウム2023
  • [学会発表] 大規模最適化問題における増分学習を用いた分割ベースサロゲート進化計算2023

    • 著者名/発表者名
      来栖魁人, 中田雅也
    • 学会等名
      進化計算シンポジウム2023
  • [学会発表] 記号回帰モデルを用いたEvolutionary Neural Architecture Search2023

    • 著者名/発表者名
      針谷亘輝, 西原慧, 中田 雅也
    • 学会等名
      進化計算シンポジウム2023
  • [学会発表] 仮想的な親個体を用いた多目的進化計算2023

    • 著者名/発表者名
      木元紀宏, 洞口裕真, 中田雅也
    • 学会等名
      進化計算シンポジウム2023
  • [学会発表] 部分問題間の探索に転移モデルを用いた代理モデル多目的進化計算2023

    • 著者名/発表者名
      小山天輔, 加藤龍大, 洞口裕真, 中田雅也
    • 学会等名
      進化計算シンポジウム2023
  • [学会発表] 代理モデル多目的進化計算における近似モデルと分類モデルの適応的選択2023

    • 著者名/発表者名
      洞口裕真, 中田雅也
    • 学会等名
      進化計算シンポジウム2023
  • [学会発表] 代理モデル多目的進化計算におけるモデル探索回数の適応的選択2023

    • 著者名/発表者名
      加藤龍大, 洞口裕真, 中田雅也
    • 学会等名
      進化計算シンポジウム2023
  • [学会発表] 部分問題の最適化順に順列最適化手法を適用したMOEA/Dの検討2023

    • 著者名/発表者名
      場脩真, 加藤龍大, 池口尭, 中田雅也
    • 学会等名
      進化計算シンポジウム2023
  • [学会発表] 区分的関数構造を発見する Deep Symbolic Regression2023

    • 著者名/発表者名
      藤橋洋紀, 針谷亘輝, 中田雅也
    • 学会等名
      進化計算シンポジウム2023
  • [学会発表] 重み付き隣接行列を用いたサロゲート遺伝的プログラミング2023

    • 著者名/発表者名
      針谷亘輝, 中田雅也
    • 学会等名
      電気学会 システム/制御合同研究会
  • [学会発表] 高コストな高次元最適化問題における問題分割手法の検討2023

    • 著者名/発表者名
      須藤駿, 中田雅也
    • 学会等名
      第24回進化計算学会研究会講演論文集
  • [学会発表] Quality indicatorの代理モデルを用いた多目的進化計算2023

    • 著者名/発表者名
      洞口裕真, 中田雅也
    • 学会等名
      第24回進化計算学会研究会講演論文集

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公開日: 2024-12-25  

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