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2014 年度 実施状況報告書

メタヒューリスティクスの構造解析に基づく汎用設計論の構築とアルゴリズム設計

研究課題

研究課題/領域番号 25330291
研究機関首都大学東京

研究代表者

安田 恵一郎  首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (30220148)

研究分担者 相吉 英太郎  慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (90137985)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード最適化 / メタヒューリスティクス / 近接最適性原理 / 連続型最適化 / 離散型最適化 / アルゴリズム
研究実績の概要

本研究は,最適化手法の基本構造に立脚して,メタヒューリスティクスの汎用解析・設計論を構築し,この成果に基づいて新たな連続型・離散型メタヒューリスティクスの開発と性能評価を目的としている。今年度の主要な研究業績の概要は以下の通りである。
(1)解空間における解同士の位置関係を把握するために,組合せ最適化問題の解空間に距離の概念を導入し,探索の根幹となる近接最適性原理について数値的に解析し,近接最適性原理に基づく多点探索の戦略を提案した。組合せ最適化問題の局所的最適解の性質に立脚した新たな概念を導入することで,解空間を階層的に捉えられることを示し,解空間の階層構造を活用する基本戦略を提案した。さらに,解空間の階層構造と近接最適性原理を共に考慮・活用する多点型最適化手法を構築し,ベンチマーク問題を用いた数値実験により,その有効性を検証した。
(2)Cuckoo Search(CS)はカッコウの托卵行動をアナロジーとしたメタヒューリスティクスであり,レヴィフライト,更新,排斥の三つの操作を繰り返すことで探索を行う。更新を行う個体とは別の個体の情報をもとにした近傍を生成しながら探索を行う。CSを含めたメタヒューリスティクスの特徴として,調整可能なパラメータを有することが挙げらる。しかし,適切なパラメータの設定には試行錯誤が必要となるため,使用者の負担となる。上述のことを踏まえ,CSの探索過程に与えるパラメータの影響を基礎的かつ定性的に解析した上で,パラメータ調整機能を有するCSを構築し,ベンチマーク問題を用いた数値実験により,その有効性を検証した。

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

平成25年度および平成26年度は,研究代表者と研究分担者がそれぞれの分担課題に関する研究を進めつつ,それぞれの研究成果や知見を有機的に活用することで,連続型および離散型メタヒューリスティクスの汎用解析・設計論に関する基礎的検討を終えている。最終目標である新たな連続型および離散型メタヒューリスティクスの構築の段階に進みつつあり,研究全体として概ね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

前年度までに行った,最適化手法の基本構造に立脚したメタヒューリスティクスの汎用解析に関する研究成果を踏まえ,新たな連続型・離散型メタヒューリスティクスの開発と性能評価を引き続き行う。さらに,これまでの研究成果をメタヒューリスティクスの汎用設計の視点から整理・統合することで,連続型・離散型メタヒューリスティクスの汎用設計論の構築に関する検討を進める。そして,この汎用設計論に基づいた新たな連続型・離散型メタヒューリスティクスの開発と性能評価を行う。

次年度使用額が生じた理由

投稿した論文の掲載が,査読プロセスの関係で次年度になるなど,計上した予算の一部の執行が次年度になったため,研究費の一部を次年度に繰り越した。

次年度使用額の使用計画

次年度に掲載される論文の掲載料,国際会議参加旅費・参加費など,主に研究成果の公表に伴う支出に充てる。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 解空間の階層構造に基づく組合せ最適化手法2015

    • 著者名/発表者名
      落合広樹, 金澤貴彦, 田村健一, 安田恵一郎
    • 雑誌名

      電気学会電子・情報・システム部門誌

      巻: 135 ページ: 254-264

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.135.254

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 多点型進化戦略と遺伝的プログラミングによる創発的パラメータ調整ルールの設計2015

    • 著者名/発表者名
      金政 実, 相吉英太郎
    • 雑誌名

      電気学会電子・情報・システム部門誌

      巻: 135 ページ: 321-330

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.135.321

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 最大エントロピー法 に基 づくDifferential Evolutionの探索点分布解析2014

    • 著者名/発表者名
      小熊祐司, 相吉英太郎
    • 雑誌名

      電気学会電子・情報・システム部門誌

      巻: 134 ページ: 1341-1347

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.134.1341

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 解空間の階層構造に基づく多点型組合せ最適化手法2014

    • 著者名/発表者名
      落合広樹, 田村健一, 安田恵一郎
    • 雑誌名

      電気学会電子・情報・システム部門誌

      巻: 134 ページ: 999-1000

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.134.999

    • 査読あり
  • [学会発表] Study on Cluster-Structured Spiral Optimization2014

    • 著者名/発表者名
      K. Suzuki, K. Tamura and K. Yasuda
    • 学会等名
      2014 IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics
    • 発表場所
      California, USA
    • 年月日
      2014-10-05 – 2014-10-08
  • [学会発表] 探索点の分布を考慮した近接最適性の定量的評価に基づく組合せ最適化手法2014

    • 著者名/発表者名
      森田真英,落合広樹,田村健一, 安田恵一郎
    • 学会等名
      平成26年電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • 発表場所
      松江,島根県
    • 年月日
      2014-09-03 – 2014-09-06
  • [学会発表] Tabu Searchに基づく多目的多点探索法の移動戦略に関する検討2014

    • 著者名/発表者名
      高村秋平,田村健一,安田恵一郎
    • 学会等名
      平成26年電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • 発表場所
      松江,島根県
    • 年月日
      2014-09-03 – 2014-09-06
  • [学会発表] Study on Interaction in Cluster-Structured Spiral Optimization2014

    • 著者名/発表者名
      K. Suzuki, K. Tamura and K. Yasuda
    • 学会等名
      平成26年電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • 発表場所
      松江,島根県
    • 年月日
      2014-09-03 – 2014-09-06
  • [学会発表] Primary Study on Feedback Controlled Differential Evolution2014

    • 著者名/発表者名
      K. Tamura and K. Yasuda
    • 学会等名
      2014 IEEE Congress on Evolutionary Computation
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2014-07-06 – 2014-07-11
  • [図書] 最適化手法の基礎‐力学モデルによる理解と実装2014

    • 著者名/発表者名
      相吉英太郎, 岡本卓, 安田恵一郎
    • 総ページ数
      206 (115-138,183-198)
    • 出版者
      森北出版

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公開日: 2016-05-27  

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