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2015 年度 実施状況報告書

近傍構造に基づく関数の概形把握を利用した効率的な非線形最適化に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 26350443
研究機関広島修道大学

研究代表者

高濱 節子  広島修道大学, 商学部, 教授 (60186989)

研究分担者 海生 直人  広島修道大学, 経済科学部, 教授 (80148741)
廣光 清次郎  広島修道大学, 経済科学部, 教授 (90043827)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2019-03-31
キーワード非線形最適化 / メタヒューリスティックス / 差分進化 / 粒子群最適化 / 関数形状推定 / 近接グラフ / 教師なし学習 / パラメータ学習
研究実績の概要

本研究は,非線形最適化問題に対して,目的関数の解析的性質等を要請しない探索効率が高く汎用的な最適化手法を開発することを目的としている.平成27年度は上記のような研究目的に沿って,差分進化(DE)と粒子群最適化(PSO)を用いた以下の研究を行った.①近接グラフを用いた関数形状の推定:昨年度研究したサンプリング法による関数形状の推定は,サンプリング点に対して関数評価を追加する必要があった.今年度は探索点を頂点とし,隣接する探索点を繋いだ近接グラフを用いて関数形状を推定する方法を提案し,PSOに適用した.この方法では追加の関数評価が不要である.また,概形の推定結果に応じて,適切な戦略を選択し,最悪個体を更新するために2種類の突然変異操作を提案した.②稜構造の判定:集団に基づく最適化手法(POAs)で探索が困難な稜構造を有する問題に対して,稜構造の探索方法を提案し,稜構造に対する制御パラメータの適応制御法を提案した.③山谷判定による適応型DE JADEの改良:JADEは良い探索点を生成した場合を成功と捉え,成功したときの制御パラメータ値が採用され易いように動的パラメータ調整を行う.本研究では,①と同じく近接グラフによる山谷判定を用いて,谷点ではFを小さく,山点ではFを大きくするように調整することによって,JADEの探索性能と頑健性を改良した.①②③は,複数のテスト問題を解き,他手法と結果を比較して提案手法の有効性を検証した.④DEによるゲームプレイヤーの学習:オセロについて,スコアを目的関数とし,ルール以外の事前知識を使わないという条件の下で,プレイヤーの戦略獲得のためのDEによる教師なし学習法を提案した.提案手法により生成したプレイヤーと標準プレイヤーを対戦させ,標準より平均的に強いプレイヤーが生成できたことを示した.

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

今年度は,①目的関数の形状推定については,前年度に引き続き検討する,②①による関数形状の推定及び探索点の分類種別に基づいたアルゴリズムパラメータの自動調整については,動的制御ルールを検討する予定であった.①については,近接グラフを用いた山谷判定による関数形状の推定法を提案し,PSOおよび適応型DE JADEに適用した.また,稜構造の探索手法を提案した.②については,稜構造に対するアルゴリズムパラメータの適応型(動的)制御方法を提案した.また,JADEにおいては山谷判定の結果に基づいたスケーリングファクターFと交叉率CRの適応制御方法を提案した.

今後の研究の推進方策

今年度は,概ね当初の計画通り研究が進捗しており,今後も引き続き申請時の研究計画に沿って研究を進める予定である.
具体的には,
①目的関数のが概形推定とそれに基づくアルゴリズムパラメータの動的制御については平成28年度も引き続き検討する予定である.
②低精度近似モデルについては,1階層モデルの改良を引き続き行う予定である.

次年度使用額が生じた理由

今年度は,物品費によりコンピュータシステムを導入したが,予定よりも納入価格が抑えられたため,次年度使用額が発生した.

次年度使用額の使用計画

次年度は,今年度導入したコンピュータシステムへの消耗品を購入する予定である.さらに,研究会へより積極的に参加し,情報収集を行う予定である.

  • 研究成果

    (13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 (6件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1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

      Proceedings 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

      Proceedings 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

      Proceedings 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

      Proceedings 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1939

      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 and Setsuko Sakai
    • 学会等名
      International Conference on Intelligent Informatics and BioMedical Sciences 2015
    • 発表場所
      沖縄県恩納村 沖縄科学技術大学院大学
    • 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 and Setsuko Sakai
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Soft Computing and Pattern Recognition
    • 発表場所
      福岡市 九州大学大橋キャンパス
    • 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
      阪井節子, 高濱徹行
    • 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
      京都市 京都大学
    • 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 and Setsuko Sakai
    • 学会等名
      The First International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics
    • 発表場所
      京都市 京都大学
    • 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 and Setsuko Sakai
    • 学会等名
      The 2015 IEEE Conference on Computational Intelligence and Games
    • 発表場所
      中華民国 台南市
    • 年月日
      2015-09-01 – 2015-09-01
    • 国際学会
  • [学会発表] レーティングシステムを利用したコンピュータオセロプレイヤーの進化2015

    • 著者名/発表者名
      高濱節子
    • 学会等名
      一般社団法人日本生産管理学会中国・四国支部平成27年度支部研究会
    • 発表場所
      広島市 サテライトキャンパス広島
    • 年月日
      2015-05-16 – 2015-05-16
    • 招待講演
  • [図書] A Comparative Study on Detecting Ridge Structure for Population-Based Optimization Algorithms, in M.Kitahara and K.Teramoto (eds.) Contemporary Works in Economic Sciences2016

    • 著者名/発表者名
      Setsuko Sakai and Tetsuyuki Takahama
    • 総ページ数
      22 (61- 82)
    • 出版者
      Kyushu University Press

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公開日: 2017-01-06  

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