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2014 年度 実績報告書

情報幾何に基づく新しい進化型探索フレームワーク構築に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 25880012
研究機関信州大学

研究代表者

秋本 洋平  信州大学, 学術研究院工学系, 助教 (20709654)

研究期間 (年度) 2013-08-30 – 2015-03-31
キーワード確率的最適化法 / 進化計算 / 情報幾何 / 確率近似 / 高次元最適化 / 制約付き最適化 / ノイズ付き最適化 / 国際情報交換 (INRIA, フラ ンス)
研究実績の概要

本研究では,アルゴリズム設計やパラメータ調節コストまで考慮した最適化全体を通して効率的かつ統合的な進化型探索フレームワー クの構築を目的とし,当初の研究計画に沿い近年提案された探索フレームワーク Information-Geometric Optimizat ion (IGO) に着目し,1. 高次元最適化のためのアルゴリズム導出,2. 制約付き最適化のためのアルゴリズム導出,3. ノイズ付き最適化における再評価回数アプローチの解析,4. IGOに基づく探索アルゴリズムの一次収束性解析について研究を行った.以下に各項目についての本年度の研究実績を報告する.
1. 高次元最適化問題において計算時間およびメモリ使用量が次元数に対して線形にスケールするアルゴリズムを,IGOの枠組みから導出した.これにより,1e5次元の連続最適化問題が現実的な時間で最適化可能となった.(GECCO2014他)
2. 制約付き最適化問題において効率的なアルゴリズムを導出するために,実行領域上の切断正規分布における自然勾配を解析的に導出し,これを用いたIGOアルゴリズムを設計した.シミュレーションおよび理論解析により,境界上に最適解が存在する場合に非制約の場合と同様に振る舞うことを明らかにした.(PPSN2014他)
3. 離散空間におけるノイズ付き最適化において,目的関数の期待値を推定するための再評価回数と,最適化に必要な総評価回数の関係を理論的に解析した.また,ノイズの分散の上限が未知な場合に効率的に最適化するための再評価回数のスケジュールを提案した.(Theoret. Comput. Sci. 2015他)
4. 確率モデルベースの最適化法の一次収束性を解析するために,確率近似の理論を応用した方法論を提案した.また,IGOフレームワークから導きだされる連続最適化アルゴリズムの一次収束性を証明した.(論文投稿準備中)

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Analysis of runtime of optimization algorithms for noisy functions over discrete codomains2015

    • 著者名/発表者名
      Youhei Akimoto, Sandra Astete-Morales, Olivier Teytaud
    • 雑誌名

      Theoretical Computer Science

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1016/j.tcs.2015.04.008

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Computational Cost Reduction of Non-dominated Sorting Using M-front2015

    • 著者名/発表者名
      Martin Drozdik and Youhei Akimoto and Hernan Aguirre and Kiyoshi Tanaka
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Evolutionary Computation

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1109/TEVC.2014.2366498

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Sample Reuse in the Covariance Matrix Adaptation Evolution Strategy Based on Importance Sampling2015

    • 著者名/発表者名
      Shinichi Shirakawa, Youhei Akimoto, Kazuki Ouchi, Kouzou Ohara
    • 学会等名
      Genetic and Evolutionary Computation Conference
    • 発表場所
      Madrid, Spain
    • 年月日
      2015-07-11 – 2015-07-15
  • [学会発表] サンプルを再利用する CMA-ES に関する検討2014

    • 著者名/発表者名
      大内 一季, 白川 真一, 秋本 洋平, 大原 剛三
    • 学会等名
      進化計算シンポジウム
    • 発表場所
      安芸グランドホテル,広島
    • 年月日
      2014-12-20 – 2014-12-21
  • [学会発表] Information Geometric Optimizationにおける サンプルの再利用2014

    • 著者名/発表者名
      大内 一季, 白川 真一, 秋本 洋平, 大原 剛三
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システム・情報部門学術講演会
    • 発表場所
      岡山大学津島キャンパス,岡山
    • 年月日
      2014-11-21 – 2014-11-23
  • [学会発表] A linear time natural gradient algorithm for black-box optimization in high dimension2014

    • 著者名/発表者名
      Youhei Akimoto, Anne Auger, Nikolaus Hansen
    • 学会等名
      Gaspard Monge Program for Optimization - Conference on Optimization & Practices in Industry
    • 発表場所
      Paris-Saclay, France
    • 年月日
      2014-10-28 – 2014-10-31
  • [学会発表] Natural Gradient Approach for Linearly Constrained Continuous Optimization2014

    • 著者名/発表者名
      Youhei Akimoto, Shinichi Shirakawa
    • 学会等名
      Parallel Problem Solving from Nature
    • 発表場所
      Ljubljana, Slovenia
    • 年月日
      2014-09-13 – 2014-09-17
  • [学会発表] Comparison-based Natural Gradient Optimization in High Dimension2014

    • 著者名/発表者名
      Youhei Akimoto, Anne Auger, Nikolaus Hansen
    • 学会等名
      Genetic and Evolutionary Computation Conference
    • 発表場所
      Vancouver, BC, Canada
    • 年月日
      2014-07-12 – 2014-07-16
  • [学会発表] Function-Value-Free Continuous Optimization in High Dimension2014

    • 著者名/発表者名
      Youhei Akimoto
    • 学会等名
      SIAM Conference on Optimization
    • 発表場所
      San Diego, CA, USA
    • 年月日
      2014-05-19 – 2014-05-22

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公開日: 2016-06-01  

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