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23 巻 , 1 号
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目次
巻頭言
特集:「進化計算の新しい展開」
特集解説
特集論文: 進化計算の新しい展開
原著論文
  • 大礒 正嗣, 松村 嘉之, 保田 俊行, 大倉 和博
    23 巻 (2011) 1 号 p. 18-28
    公開日: 2011/05/10
    ジャーナル フリー
    多数の演算器を持ち並列計算可能な Graphic Processing Units(GPU)は,近年,CPU をはるかに上回る演算性能を持つようになり,GPU を用いて数値計算を高速化する研究が多くなされている.進化計算の計算量に対しても GPU 計算が注目されており,遺伝的アルゴリズム(GA)の分野において,集団の並列化についていくつかの議論が緒についた.本稿では,GPU 向け開発計算環境である CUDA を利用して,集団の並列化だけでなく個体単位での並列化を行うことによりGAの高速化とオーバーヘッドの隠蔽を行う実装手法を提案する.進化計算のベンチマークである関数値最小化問題とアプリケーションである進化ロボティクス問題に対して提案実装手法を適用し,計算機実験を行った.結果として,提案実装手法は従来の CPU による計算に対して 7.6~23.0 倍の高速化を達成した.
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  • 山本 雅文, 吉川 大弘, 古橋 武
    23 巻 (2011) 1 号 p. 29-37
    公開日: 2011/05/10
    ジャーナル フリー
    現在,多目的最適化問題の中でも,多数目的最適化問題が注目されてきている.これは,計算機の性能向上により,GAなどの進化計算手法の適用が可能になりつつあるためである.多目的最適化問題においては基本的に,様々な目的関数を満足した多様な解を得ることを目的としているが,実問題においては,ある目的関数の値のみが極端に良いような解候補は,ユーザにとって必要な解ではなく,それらを広範囲に求める多目的GAの探索メカニズムが必ずしも有効には働かない可能性があると考えられる.そこで本論文では,探索途中に,ユーザが探索の方向をインタラクティブに変更することで,ユーザにとって実用的な解候補を,より効率的に探索できる手法について検討を行う.本論文では,看護師勤務表作成問題を用いて,提案手法の有効性について検討する.
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  • 竹之内 宏, 徳丸 正孝, 村中 徳明
    23 巻 (2011) 1 号 p. 38-53
    公開日: 2011/05/10
    ジャーナル フリー
    本論文では,多くの人の感性を用いた対話型進化計算(Interactive Evolutionary Computation:以下 IEC)として,2点嗜好法を適用した複数参加型トーナメント方式を用いた対話型遺伝的アルゴリズム(Interactive Genetic Algorithm:以下 IGA)を提案する.これまでに提案されている多くのIECシステムは,ユーザが1個人の場合を対象としている.このため,多くの人が納得する解を得ることができない.そこで本論文では,Web上から多くのユーザの感性を投票として獲得し,IGAの解評価に用いることを想定した多人数参加型のシステムを提案する.提案システムのように,多くの人が投票により解評価を行うIECインタフェースとして,これまでに複数参加型トーナメント方式が提案され,シミュレーションにおいて有効性が検証されている.しかし,実際のWebシステムなどで投票獲得を想定した場合,投票に参加するユーザ数を推定することは困難である.そのため,複数参加型トーナメント方式においては,解評価に必要な投票数を獲得できず,トーナメント対戦を進行させることができないといった問題が想定される.このような問題を解決するためには,獲得した投票の効率的な利用が求められる.そこで,統計的手法である2点嗜好法により,トーナメント対戦の勝敗結果を判定しトーナメントの効率化を図る.2点嗜好法の適用により,投票開始からより早い段階で解候補の優劣を判定できると考えられる.本論文では,シミュレーションにおいて,提案手法の有効性を検証した.シミュレーションにおいては,実際のユーザの代わりにビット列で作成された評価エージェントが解評価を行う.シミュレーション結果より,提案手法において,解評価に必要な投票数が約80%減少されることが確認された.さらに,従来の複数参加型トーナメント方式を比較手法とした性能比較を行った.その結果,提案手法は,トーナメントの効率化という観点より,有効であることが確認された.
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  • 河野 高英, 堤 和敏
    23 巻 (2011) 1 号 p. 54-64
    公開日: 2011/05/10
    ジャーナル フリー
    1.目的
    建築分野をはじめ様々なものづくりの分野において形状・形態はデザイナーの手によって考案されている.しかしながら,その発想範囲はデザイナー固有の教育・環境等の背景に依存しており,発想を制限されてしまう弊害が指摘されている.建築物のファサードは特に訪問者の印象を左右しデザインの良し悪しのイメージが非常に重要であるため,ファサードの成り立ちや歴史等の様々な研究・知識化が行われているが具体的なデザインイメージに結びつくシステムとはなっていない.そのためファサードのディテールまで表現し設計者の嗜好を考慮しつつ,設計者の従来の発想を打破するような新たな方向性のデザインを創生する発想支援システムがあれば有効である.本研究の目的はオフィスビルのファサードを対象とし,設計者に新たなデザインに対する「気づき」を与える発想支援システムの開発を行うことである.本稿はその第1ステップとしてファサードを構成している形態要素の分析と,効率良く発想喚起させかつ使用者の使用時の精神的負担を減らすことを目的として,心理的負担が少ないとされている IDE における個体数と評価個体数の異なる3ケースについて評価者の心理的負担や発想支援としての満足度を比較し IDE の効率性とシステムの有効性について検討を行う.
    2.手法
    現存するオフィスビルの画像を収集し,比較分類することにより形態要素を 58 個抽出し,その 58 個の形態要素を個体ベクトルに置き換えることにより IDE アルゴリズムに組み込み,VRML を用いて 3D 画像によりファサードを表現するシステムを構築した.本システムの検証については主に建築を学んでいる被験者 10 人を対象に検証を行った.
    3.結論
    本稿の結論について個体数と評価個体数の関係では個体数を評価個体数より多くしたケースの方が同数としたケースより評価が高かった.個体数を増やした2つのケースでは評価が同程度であり,親個体以外の個体を世代毎に変える必要は無いことがわかった.評価個体数を変えずに個体数を変えることで,心理的負担は生じず,かつバリエーションを増やすことができるためシステム全体の評価を向上させることができ有効であると思われる.形態要素については被験者の個人的背景による違いはあるが,3つのケース共に全試行回数の9割方,発想を喚起させるデザインが創生され,そのおよそ半数が終了条件を満たしていることから妥当であると思われる.データ数は少ないが本システムは程度の違いはあれど,全ての被験者に比較的早い世代において発想を喚起させるデザインを提供することができ,有効であると思われる.
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  • 長島 淳也, 宇谷 明秀, 山本 尚生
    23 巻 (2011) 1 号 p. 65-77
    公開日: 2011/05/10
    ジャーナル フリー
    ユビキタス情報化社会を進展させる重要なネットワーク技術として,無線センサネットワークへの関心が高まっている.無線センサネットワークでは,シンクノードから各センサノードへのセンシング情報送信要求(メッセージ)等でフラッディングが多用される.しかし,一般的なフラッディングでは,全センサノードが受信情報を転送(ローカルブロードキャスト)することになるため,ネットワークを構成するセンサノードのそれぞれに多くの通信負荷が加わる.多くの場合,全センサノードが受信情報を転送しなくても,または各センサノードがその最大送信電力で受信情報を転送しなくても,ネットワークを構成する全センサノードへ情報(メッセージ)を普及させることができる.本研究では,複数許容解探索型粒子群最適化法を用いてネットワークを構成する全センサノードの送信電力に関する複数の解候補(複数の送信電力調整値候補セット)を提示する方策(適用法)の有効性を検討した.複数の解候補を提示することで各ノードの消費電力を考慮したセンサネットワークの柔軟な運用が可能となり,その有効運用期間を延長することができる.本提案の有効性は詳細なる数値実験を通して検証した.
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特集:「知的インタラクティブシステムのための最小ユーザフィードバック」
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