2020 Fiscal Year Research-status Report
異質の解からなるパレート近似フロント形成のための生得分離型多目的進化計算
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20K11982
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
花田 良子 関西大学, システム理工学部, 准教授 (30511711)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中尾 昌広 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 研究員 (50582871)
折登 由希子 広島大学, 人間社会科学研究科(社), 准教授 (60364494)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 部分パレート探索 / 大域的探索 / 並列処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目標は，複数の実数連続関数からなる多目的連続最適化を対象として，異質の解からなるパレート近似フロントを形成するにあたり，設計変数空間での多様性向上に重点をおいた多目的遺伝的アルゴリズム（多目的GA）の手法を開発することである．
2020年度は，高次元設計変数空間を超立方体の部分空間に重複のないように分割し，各部分空間で個別に多目的GAを並列に行うための，再帰的な分割モジュールを作成した．また，多目的GAにおける新たな交叉の開発にあたり，まず，多目的GAが大域/局所パレート最適解を導出する過程の分析のため，NKモデルに基づくベンチマーク問題を複数作成するとともに大域的パレート解を列挙法により求めた．NKモデルは，目的関数の局所的な起伏の複雑さを表現できるビットの問題であり，変数間依存の強さにより，大域的多峰性の多目的最適化問題において，パレート最適解集合の設計空間上での広がりを調節できる．本研究では連続最適化問題を対象としているが，大域的パレート最適解を含む局所パレート最適解の条件を満たす解が無数に存在するため，手法開発において探索性能を測るテスト問題として，有限個の大域的パレート最適解からなるビットの問題で，探索の偏り等を検証することとした．これと並行して，連続関数最適化のための種々の実数値交叉の探索性能について，単一目的のベンチマーク問題，および平均分散モデルの資産配分問題で比較検討を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
部分設計空間で個別，非同期に多目的GAを行うための分割モジュールの準備が整い，また，交叉開発にあたり，探索性能の分析，改良を行うためのベンチマーク問題を作成した．次年度には，これらをもとに，実際の並列計算環境での動作検証，探索性能の検証を行う予定であり，2020年度はおおむね順調に進展していると考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
並列計算環境における各部分設計空間探索のスケジューリング，利用できる計算資源の規模に応じた部分空間の再帰的な細分化の停止（枝刈り）を行うアルゴリズム開発を行うとともに，多目的GAの探索の挙動解析のもと，新たな交叉の開発を行う．
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| Causes of Carryover |
ワークステーションを購入する予定であったが，これまでのワークステーションの利用，および他所での計算環境を引き続き借りることができ，その購入を次年度に延期したこと，また，コロナ禍のもとで共同研究者と直接ミーティングが実施できず，旅費として使用しなかったため，次年度使用額が生じた．現在利用しているワークステーションが故障したため，次年度に簡易な並列計算が可能なワークステーションを2台購入する予定である．
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Research Products
(3 results)
