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2015 年度 実績報告書

関数形状のタイプ推定と関数近似を利用した効率的な制約付き最適化に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 24500177
研究機関広島市立大学

研究代表者

高濱 徹行  広島市立大学, 情報科学研究科, 教授 (80197194)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワード最適化アルゴリズム / 制約付き最適化 / 進化的計算 / Differential Evolution / 低精度近似モデル / 近似モデル / 関数形状推定 / ε制約法
研究実績の概要

本研究の目的は,進化的アルゴリズムを対象として,目的関数の形状タイプ推定によりアルゴリズムパラメータを自動調整する方法,近似モデルを用いた関数評価回数の削減方法,制約付き問題を解くε制約法の改良について研究を推進し,効率的で汎用的な制約付き最適化アルゴリズムを開発することである。
本年度の研究内容と主な成果は次の通りである。
①目的関数の形状タイプ推定:単峰性と多峰性を分類する方法として提案した近傍グラフに基づく形状推定法の汎用性を調べるために,本手法をDifferential Evolution (DE) に加えて,Particle Swarm Optimization (PSO) にも導入し,単峰性景観ではgbestモデル,多峰性景観ではlbestモデルに動的に切り換える方法を提案し,その有効性を示した。
②アルゴリズムパラメータの自動調整:近傍グラフに基づく形状推定法では,全ての隣接点より関数値の小さい谷点と全ての隣接点より関数値の大きい山点を認識していたが,形状タイプの判定には谷数が1かどうかという情報のみを使用していた。これに対して,谷点と山点の情報をさらに有効に活用するために,谷点に対しては局所探索を行うパラメータを選択し,山点に対しては大域探索を行うパラメータを選択するという方法を提案した。本手法をDEとPSOに適用し,その汎用性と有効性を示した。
③制約付き最適化の効率化:低精度近似モデルを用いて関数評価回数を削減する比較推定法では,目的関数の近似を行うことにより評価回数を削減してきたが,制約逸脱度についても近似モデルを用いるために,探索点集合における実行可能解の割合が低いときは制約逸脱度を近似し,割合が高いときは目的関数を近似するという方法により,従来よりも関数評価回数が削減できることを示した。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 6件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Improving an Adaptive Differential Evolution Using Hill-Valley Detection2016

    • 著者名/発表者名
      Tetsuyuki Takahama and Setsuko Sakai
    • 雑誌名

      International Journal of Hybrid Intelligent Systems

      巻: 13 ページ: 1 - 13

    • DOI

      10.3233/HIS-160220

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Emerging Collective Intelligence in Othello Players Evolved by Differential Evolution2015

    • 著者名/発表者名
      Tetsuyuki Takahama and Setsuko Sakai
    • 雑誌名

      Proc. of the 2015 IEEE Conference on Computational Intelligence and Games

      巻: 1 ページ: 214 - 221

    • DOI

      10.1109/CIG.2015.7317954

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Improving Particle Swarm Optimization by Estimating Landscape Modality Using a Proximity Graph2015

    • 著者名/発表者名
      Tetsuyuki Takahama and Setsuko Sakai
    • 雑誌名

      Proc. of the First International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics

      巻: 1 ページ: 356 - 363

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Improving an Adaptive Differential Evolution Using Hill-Valley Detection2015

    • 著者名/発表者名
      Tetsuyuki Takahama and Setsuko Sakai
    • 雑誌名

      Proc. of the 7th International Conference on Soft Computing and Pattern Recognition

      巻: 1 ページ: 284 - 289

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Learning Game Players by an Evolutionary Approach Using Pairwise Comparison without Prior Knowledge2015

    • 著者名/発表者名
      Tetsuyuki Takahama and Setsuko Sakai
    • 雑誌名

      Proc. of International Conference on Intelligent Informatics and BioMedical Sciences 2015

      巻: 1 ページ: 121 - 127

    • DOI

      10.1109/ICIIBMS.2015.7439514

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] パラメータの相関を考慮した適応型差分進化アルゴリズムJADEの改良2015

    • 著者名/発表者名
      阪井節子,高濱徹行
    • 雑誌名

      数理解析研究所講究録

      巻: 1939 ページ: 114 - 124

    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] Learning Game Players by an Evolutionary Approach Using Pairwise Comparison without Prior Knowledge2015

    • 著者名/発表者名
      Tetsuyuki Takahama
    • 学会等名
      International Conference on Intelligent Informatics and BioMedical Sciences 2015
    • 発表場所
      沖縄科学技術大学院大学(沖縄県国頭郡恩納村)
    • 年月日
      2015-11-28 – 2015-11-28
    • 国際学会
  • [学会発表] Improving an Adaptive Differential Evolution Using Hill-Valley Detection2015

    • 著者名/発表者名
      Tetsuyuki Takahama
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Soft Computing and Pattern Recognition
    • 発表場所
      九州大学(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2015-11-15 – 2015-11-15
    • 国際学会
  • [学会発表] レーティングシステムを利用した差分進化によるコンピュータオセロプレイヤーの学習2015

    • 著者名/発表者名
      Setsuko Sakai
    • 学会等名
      平成27年度RIMS研究集会 不確実・不確定性の下での数理意思決定モデルとその周辺
    • 発表場所
      京都大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-11-12 – 2015-11-12
  • [学会発表] Improving Particle Swarm Optimization by Estimating Landscape Modality Using a Proximity Graph2015

    • 著者名/発表者名
      Tetsuyuki Takahama
    • 学会等名
      The First International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics
    • 発表場所
      京都大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-10-30 – 2015-10-30
    • 国際学会
  • [学会発表] Emerging Collective Intelligence in Othello Players Evolved by Differential Evolution2015

    • 著者名/発表者名
      Tetsuyuki Takahama
    • 学会等名
      The 2015 IEEE Conference on Computational Intelligence and Games
    • 発表場所
      台南(台湾)
    • 年月日
      2015-09-01 – 2015-09-01
    • 国際学会
  • [図書] A Comparative Study on Detecting Ridge Structure for Population-Based Optimization Algorithms", in M.Kitahara and H.Teramoto (eds.) Contemporary Works in Economic Sciences: Legal Informatics, Economics, OR and Mathematics2015

    • 著者名/発表者名
      Setsuko Sakai and Tetsuyuki Takahama
    • 総ページ数
      22
    • 出版者
      Kyushu University Press

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公開日: 2017-01-06  

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