JP5966836B2 - Evaluation support method, information processing apparatus, and program - Google Patents

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本発明は、評価支援方法、情報処理装置、及びプログラムに関する。   The present invention relates to an evaluation support method, an information processing apparatus, and a program.

現在、コンピュータの演算能力の向上に伴って、様々な分野でコンピュータシミュレーションが利用されている。例えば、機械製品や電子製品の設計を支援するため、温度・気圧などのパラメータをある値に設定したときの応答速度・製造コストなどの評価指標を、コンピュータシミュレーションを通じて予測する。これにより、適切なパラメータや適切な評価指標の組み合わせを見つけることが容易となり、試作品を製造する回数を減らして機械製品や電子製品などを効率的に設計できるようになる。   Currently, computer simulation is used in various fields as the computing power of computers increases. For example, in order to support the design of mechanical products and electronic products, evaluation indices such as response speed and manufacturing cost when parameters such as temperature and pressure are set to certain values are predicted through computer simulation. As a result, it becomes easy to find a combination of appropriate parameters and appropriate evaluation indexes, and it is possible to efficiently design mechanical products and electronic products by reducing the number of times of producing prototypes.

コンピュータシミュレーションの結果を分析するとき、しばしば数理最適化技術が利用される。数理最適化技術には、入力として数値を受け取り計算結果として数値を出力する数値解析と、入力として数式を受け取り、数式を記号的に処理する数式処理とが含まれる。数式処理の方法としては、例えば、Cylindrical Algebraic Decomposition(CAD)や限量子消去(QE:Quantifier Elimination)などが挙げられる。数式処理技術を利用することで、例えば、制約条件を満たす最適解の有無を判定することや、グラフ上で特定条件を満たす領域や境界を算出することができる。   When analyzing the results of computer simulation, mathematical optimization techniques are often used. The mathematical optimization technique includes numerical analysis that receives a numerical value as an input and outputs a numerical value as a calculation result, and mathematical expression processing that receives a mathematical expression as an input and processes the mathematical expression symbolically. Examples of formula processing methods include Cylindrical Algebraic Decomposition (CAD) and Quantifier Elimination (QE). By using mathematical expression processing technology, for example, it is possible to determine the presence or absence of an optimal solution that satisfies a constraint condition, or to calculate a region or boundary that satisfies a specific condition on a graph.

複数の評価指標の間にトレードオフの関係があるとき、上記のような数理最適化技術を用いて、複数の評価指標全体の最適化を試みる多目的最適化を行うことがある。例えば、数式処理技術に関し、ハードディスクのスライダ形状などの設計を支援するため、複数の評価関数を多項式で表現し、これら複数の評価関数をQE法により数式処理する方法が提案されている。数式処理を用いることで、複数の評価指標の値が取り得る領域を計算して表示することができる。また、数値解析技術に関し、コンピュータシミュレーションを繰り返し実行した結果を用いて、複数の評価指標の値の重み付き和を最小化する最適解の計算方法が提案されている。   When there is a trade-off relationship between a plurality of evaluation indexes, multi-objective optimization may be performed using the mathematical optimization technique as described above to try to optimize the entire plurality of evaluation indexes. For example, with respect to mathematical expression processing technology, a method has been proposed in which a plurality of evaluation functions are expressed by a polynomial and the plurality of evaluation functions are mathematically processed by a QE method in order to support the design of the slider shape of the hard disk. By using mathematical expression processing, it is possible to calculate and display an area that can be taken by a plurality of evaluation index values. In addition, regarding numerical analysis technology, a method for calculating an optimal solution that minimizes a weighted sum of values of a plurality of evaluation indexes using a result of repeatedly executing computer simulation has been proposed.

数式処理技術を適用すれば、コンピュータシミュレーションの実行回数が少なくて済むため、数値解析技術を適用する場合に比べて演算負荷を低減できる。但し、数式処理技術を適用する場合には、数式処理の対象となる数式を得るために、コンピュータシミュレーションで得られるデータを利用した近似式の計算が行われる。そのため、数式処理技術を適用する場合には近似の精度が問題となる場合がある。従って、数式処理技術では期待する精度の解を得ることが難しい場合には、上記の数値解析技術が適用され得る。   If mathematical expression processing technology is applied, the number of executions of computer simulation can be reduced, so that the calculation load can be reduced compared to the case of applying numerical analysis technology. However, when the mathematical expression processing technique is applied, an approximate expression is calculated using data obtained by computer simulation in order to obtain a mathematical expression that is a target of mathematical expression processing. Therefore, the accuracy of approximation may be a problem when applying mathematical expression processing technology. Therefore, when it is difficult to obtain a solution with the expected accuracy by the mathematical expression processing technique, the above numerical analysis technique can be applied.

特開2009−169557号公報JP 2009-169557 A

ところで、複数の評価指標の値を含むあるデータが他のデータより良いデータであるか否かは、データ自身を比較するだけでは画一的に判断することが難しいことが多い。例えば、トレードオフの関係にある2つの評価指標が存在し、コンピュータシミュレーションを通じて、他のデータと比べて一方の評価指標の値は少し不利であるが他方の評価指標の値は大きく有利であるデータが取得されたとする。このとき、取得されたデータが他のデータより良いと言えるか否かは、製品設計の方針や良否を判断するユーザの意向などに依存する。   By the way, it is often difficult to uniformly determine whether or not certain data including a plurality of evaluation index values is better than other data. For example, there are two evaluation indexes that are in a trade-off relationship, and through computer simulation, the value of one evaluation index is slightly disadvantageous compared to the other data, but the value of the other evaluation index is large and advantageous Is acquired. At this time, whether or not the acquired data can be said to be better than the other data depends on the product design policy and the user's intention to judge the quality.

そのため、データの良否を総合的に判断するための評価指標を出力する評価関数を用いてデータを評価するにあたり、ユーザの意向に沿うような評価関数の決定が行われる。例えば、評価関数の形(次数・項数など)や重み付き和に含まれる重みを変えながら、幾つかのデータサンプルを評価して、適切な評価関数が決定される。しかし、このような評価関数の決定方法は、ユーザが自らの経験に基づいて試行錯誤的に行うものである。そのため、このような評価関数の決定方法では、決定された評価関数が適切か否かはユーザの能力に依存してしまう。また、このような評価関数の決定方法は、評価関数を決定するための作業負担が大きい。   For this reason, when evaluating data using an evaluation function that outputs an evaluation index for comprehensively judging whether the data is good or bad, an evaluation function that matches the user's intention is determined. For example, an appropriate evaluation function is determined by evaluating several data samples while changing the form of the evaluation function (degree, number of terms, etc.) and the weight included in the weighted sum. However, such a method for determining the evaluation function is performed by the user on a trial and error basis based on their own experience. Therefore, in such an evaluation function determination method, whether or not the determined evaluation function is appropriate depends on the ability of the user. Further, such an evaluation function determination method has a large work load for determining the evaluation function.

そこで、一側面では、本発明は、複数の評価指標の値を含むデータを評価するための評価関数を効率的に決定することが可能な評価支援方法、情報処理装置、及びプログラムを提供することを目的とする。   Accordingly, in one aspect, the present invention provides an evaluation support method, an information processing apparatus, and a program capable of efficiently determining an evaluation function for evaluating data including a plurality of evaluation index values. With the goal.

一側面では、コンピュータが実行する評価支援方法が提供される。このコンピュータは、それぞれが2以上の評価指標の値を含む複数のデータサンプルを取得する。また、このコンピュータは、複数のデータサンプルの少なくとも一部について、複数のデータサンプルの中での相対的な優劣を示す優劣情報の入力を受け付ける。また、このコンピュータは、それぞれが2以上の評価指標に対応する変数と重みとを含む複数の評価関数のうち少なくとも1つの評価関数について、変数に各データサンプルの2以上の評価指標の値を代入したときに優劣情報に応じた複数のデータサンプルの間の優劣関係に適合する関数値が算出されるように重みを設定可能か判定し、複数の評価関数の中から重みを設定可能と判定した評価関数を選択する。   In one aspect, an evaluation support method executed by a computer is provided. The computer obtains a plurality of data samples each including two or more evaluation index values. In addition, the computer accepts input of superiority / inferiority information indicating relative superiority or inferiority among the plurality of data samples for at least some of the plurality of data samples. Further, the computer assigns values of two or more evaluation indexes of each data sample to at least one evaluation function among a plurality of evaluation functions each including a variable and a weight corresponding to two or more evaluation indexes. It was determined whether the weight can be set so that a function value that fits the superiority or inferiority relationship between multiple data samples according to superiority information is calculated, and it was determined that the weight could be set from multiple evaluation functions Select an evaluation function.

一側面では、複数の評価指標の値を含むデータを評価するための評価関数を効率的に決定することができる。   In one aspect, an evaluation function for evaluating data including a plurality of evaluation index values can be efficiently determined.

第1の実施の形態に係る情報処理装置の例を示した図である。It is the figure which showed the example of the information processing apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施の形態に係る情報処理装置のハードウェアの例を示した図である。It is the figure which showed the example of the hardware of the information processing apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係る情報処理装置の例を示した図である。It is the figure which showed the example of the information processing apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 単目的最適化及び多目的最適化について説明した図である。It is a figure explaining single objective optimization and multi-objective optimization. 第2の実施の形態に係る評価データに対する優劣の判定方法について説明した図である。It is a figure explaining the determination method of superiority or inferiority with respect to evaluation data according to the second embodiment. 第2の実施の形態に係る優劣の変更方法について説明した図である。It is a figure explaining the change method of superiority or inferiority according to the second embodiment. 第2の実施の形態に係るデータテーブルの構造及び優劣の対応付けについて説明した図である。It is the figure explaining the structure of the data table which concerns on 2nd Embodiment, and matching of superiority. 第2の実施の形態に係る制約式の生成方法について説明した図である。It is a figure explaining the production | generation method of the constraint equation which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係る情報処理装置による処理の流れを示した図である。It is the figure which showed the flow of the process by the information processing apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係る評価関数の生成処理について処理の流れを示した図である。It is the figure which showed the flow of the process about the production | generation process of the evaluation function which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係る最適化計算について処理の流れを示した図である。It is the figure which showed the flow of the process about the optimization calculation which concerns on 2nd Embodiment. 複数の重みの組のそれぞれに対する適切なパラメータの計算方法について示した図である。It is the figure shown about the calculation method of the appropriate parameter with respect to each of several weight group. 第2の実施の形態に係るパラメータ計算について処理の流れを示した図である。It is the figure which showed the flow of a process about the parameter calculation which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態の一変形例に係る最適化計算について処理の流れを示した図である。It is the figure which showed the flow of the process about the optimization calculation which concerns on the modification of 2nd Embodiment. 第3の実施の形態に係る情報処理装置の例を示した図である。It is the figure which showed the example of the information processing apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施の形態に係る優劣の定量化方法について説明した図である。It is a figure explaining the superiority or inferiority quantification method which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施の形態に係る情報処理装置による処理の流れを示した図である。It is the figure which showed the flow of the process by the information processing apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施の形態に係る制約式の計算処理について処理の流れを示した図である。It is the figure which showed the flow of the process about the calculation process of the constraint equation which concerns on 3rd Embodiment.

以下、図面を参照しながら実施の形態について説明する。
[第1の実施の形態]
まず、第1の実施の形態について説明する。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
First, the first embodiment will be described.

図1は、第1の実施の形態に係る情報処理装置の例を示した図である。図1に示すように、第1の実施の形態に係る情報処理装置10は、記憶部11及び演算部12を有する。
なお、記憶部11は、Random Access Memory(RAM)などの揮発性記憶装置であってもよいし、Hard Disk Drive(HDD)やフラッシュメモリなどの不揮発性記憶装置であってもよい。また、演算部12は、Central Processing Unit(CPU)やDigital Signal Processor(DSP)などのプロセッサであってもよい。また、演算部12は、Application Specific Integrated Circuit(ASIC)やField Programmable Gate Array(FPGA)などのプロセッサ以外の電子回路であってもよい。演算部12は、例えば、記憶部11又は他のメモリに記憶されたプログラムを実行する。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an information processing apparatus according to the first embodiment. As illustrated in FIG. 1, the information processing apparatus 10 according to the first embodiment includes a storage unit 11 and a calculation unit 12.
The storage unit 11 may be a volatile storage device such as a Random Access Memory (RAM), or may be a nonvolatile storage device such as a Hard Disk Drive (HDD) or a flash memory. The calculation unit 12 may be a processor such as a central processing unit (CPU) or a digital signal processor (DSP). The computing unit 12 may be an electronic circuit other than a processor such as an application specific integrated circuit (ASIC) or a field programmable gate array (FPGA). For example, the calculation unit 12 executes a program stored in the storage unit 11 or another memory.

記憶部11は、それぞれが2以上の評価指標の値14A、…、14Cを含む複数のデータサンプル13A、…、13Cを記憶する。また、演算部12は、複数のデータサンプル13A、…、13Cの少なくとも一部について複数のデータサンプル13A、…、13Cの中での相対的な優劣を示す優劣情報17の入力を受け付ける。   The storage unit 11 stores a plurality of data samples 13A,..., 13C each including two or more evaluation index values 14A,. Moreover, the calculating part 12 receives the input of the superiority / inferiority information 17 which shows the relative superiority in the some data sample 13A, ..., 13C about at least one part of several data sample 13A, ..., 13C.

また、演算部12は、それぞれが2以上の評価指標Xjと重みWjとを含む複数の評価関数15のうち少なくとも1つの評価関数について、評価指標Xjに各データサンプル13A、…、13Cの2以上の評価指標の値14A、…、14Cを代入したときに優劣情報17に応じた複数のデータサンプル13A、…、13Cの間の優劣関係に適合する関数値16A、…、16Cが算出されるように重みWjを設定可能か判定する。 In addition, the calculation unit 12 sets each data sample 13A,..., 13C as the evaluation index X j for at least one evaluation function among the plurality of evaluation functions 15 each including two or more evaluation indices X j and weights W j. .., 16C that match the superiority or inferiority relationship between the plurality of data samples 13A,..., 13C according to the superiority / inferiority information 17 when the two or more evaluation index values 14A,. It is determined whether the weight W j can be set.

評価関数15は、例えば、jが1からnまでの範囲で重みWjと評価指標の値Xjとを積算して足し合わせた下記の式(1)で表現される式Q(X)のように設定されてもよい。また、評価関数15は、例えば、下記の式(2)に示すように、評価指標の値に関する2次の項を含む形に設定されてもよい。また、評価関数15は、例えば、評価指標の値に関する3次以上の項を含むように設定されてもよい。 The evaluation function 15 is, for example, an expression Q (X) expressed by the following expression (1) obtained by accumulating and adding the weight W j and the evaluation index value X j in the range of j from 1 to n. It may be set as follows. The evaluation function 15 may be set to include a quadratic term related to the value of the evaluation index, for example, as shown in the following formula (2). Further, the evaluation function 15 may be set so as to include, for example, a third-order or higher term relating to the value of the evaluation index.

Figure 0005966836
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Figure 0005966836
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ここで、より優れたデータサンプルほど評価関数の値が小さくなるように優劣情報17を設定する場合について考える。
仮に、データサンプル13Aよりもデータサンプル13Cが優れているならば、データサンプル13Aに対応する関数値QAよりもデータサンプル13Cに対応する関数値QCが小さくなる。この場合、下記の式(3)に示すような優劣情報17が得られる。逆に、データサンプル13Cよりもデータサンプル13Aが優れているならば、データサンプル13Aに対応する関数値QAよりもデータサンプル13Cに対応する関数値QCが大きくなる。この場合、下記の式(4)に示すような優劣情報17が得られる。
Here, consider a case where superiority / inferiority information 17 is set so that the value of the evaluation function becomes smaller as the data sample becomes more excellent.
If the data sample 13C is superior to the data sample 13A, the function value Q C corresponding to the data sample 13C is smaller than the function value Q A corresponding to the data sample 13A. In this case, superiority / inferiority information 17 as shown in the following formula (3) is obtained. Conversely, if the data sample 13A is superior to the data sample 13C, the function value Q C corresponding to the data sample 13C is larger than the function value Q A corresponding to the data sample 13A. In this case, superiority information 17 as shown in the following formula (4) is obtained.

同様に、複数のデータサンプル13A、…、13Cに関する他の関係についても優劣情報17が得られる。演算部12は、このような優劣情報17の入力を受け付ける。   Similarly, superiority / inferiority information 17 is obtained for other relationships relating to the plurality of data samples 13A,..., 13C. The arithmetic unit 12 receives input of such superiority information 17.

Figure 0005966836
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Figure 0005966836
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演算部12は、複数の評価関数15の中から重みWjを設定可能と判定した評価関数15を選択する。例えば、演算部12は、数式処理により、優劣情報17に適合する関数値16A、…、16Cが算出されるような重みWjを設定可能か否か判定してもよい。また、演算部12は、優劣情報17に適合する関数値16A、…、16Cが算出されるような重みを設定可能な評価関数15の中から、より次数の低い評価関数15を選択してもよい。 The computing unit 12 selects the evaluation function 15 that is determined to be able to set the weight W j from the plurality of evaluation functions 15. For example, the arithmetic unit 12 may determine whether it is possible to set a weight W j such that the function values 16A,... Further, the calculation unit 12 may select the evaluation function 15 having a lower order from the evaluation functions 15 that can set the weights for calculating the function values 16A,. Good.

第1の実施の形態に係る情報処理装置10によれば、優劣情報に適合する関数値が算出されるような重みを設定可能な評価関数が選択される。そのため、複数の評価指標の値を含むデータを評価するための評価関数を効率的に決定することが可能になる。   According to the information processing apparatus 10 according to the first embodiment, an evaluation function capable of setting a weight such that a function value that matches superiority information is calculated is selected. Therefore, it is possible to efficiently determine an evaluation function for evaluating data including a plurality of evaluation index values.

[第2の実施の形態]
次に、第2の実施の形態について説明する。
図2は、第2の実施の形態に係る情報処理装置のハードウェアの例を示した図である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of hardware of the information processing apparatus according to the second embodiment.

図2に示すように、情報処理装置100は、例えば、CPU901、RAM902、HDD903、画像信号処理部904、入力信号処理部905、ディスクドライブ906、及び通信インターフェース907を有する。なお、CPU901は、第1の実施の形態の演算部12の一例である。また、RAM902やHDD903は、第1の実施の形態の記憶部11の一例である。   As illustrated in FIG. 2, the information processing apparatus 100 includes, for example, a CPU 901, a RAM 902, an HDD 903, an image signal processing unit 904, an input signal processing unit 905, a disk drive 906, and a communication interface 907. The CPU 901 is an example of the calculation unit 12 according to the first embodiment. The RAM 902 and the HDD 903 are an example of the storage unit 11 according to the first embodiment.

CPU901は、プログラムに記述された命令を実行する演算器を含むプロセッサである。CPU901は、HDD903に記憶されているプログラムやデータの少なくとも一部をRAM902にロードし、プログラムに記述された命令を実行する。なお、CPU901は、複数のプロセッサコアを含んでいてもよい。また、情報処理装置100は、複数のCPU901を搭載していてもよい。この場合、情報処理装置100は、処理を並列実行することができる。   The CPU 901 is a processor including an arithmetic unit that executes instructions described in a program. The CPU 901 loads at least a part of the program and data stored in the HDD 903 into the RAM 902 and executes instructions described in the program. Note that the CPU 901 may include a plurality of processor cores. The information processing apparatus 100 may be equipped with a plurality of CPUs 901. In this case, the information processing apparatus 100 can execute processes in parallel.

RAM902は、CPU901が実行するプログラムや、処理に用いられるデータを一時的に記憶するための揮発性メモリである。なお、情報処理装置100は、RAM902とは異なる種類のメモリを有していてもよい。また、情報処理装置100は、複数のメモリを備えていてもよい。   The RAM 902 is a volatile memory for temporarily storing programs executed by the CPU 901 and data used for processing. Note that the information processing apparatus 100 may have a different type of memory from the RAM 902. Further, the information processing apparatus 100 may include a plurality of memories.

HDD903は、Operating System(OS)、ファームウェア、或いは、アプリケーションソフトウェアなどのプログラムや、処理に用いられるデータなどを記憶する不揮発性記憶装置の一例である。なお、情報処理装置100は、フラッシュメモリやSolid State Drive(SSD)など、HDD903とは異なる種類の記憶装置を有していてもよい。また、情報処理装置100は、複数の記憶装置を有していてもよい。   The HDD 903 is an example of a nonvolatile storage device that stores programs such as an operating system (OS), firmware, or application software, data used for processing, and the like. Note that the information processing apparatus 100 may include a different type of storage device from the HDD 903, such as a flash memory or a solid state drive (SSD). Further, the information processing apparatus 100 may include a plurality of storage devices.

画像信号処理部904は、CPU901による制御を受け、情報処理装置100に接続された表示装置91に画像を出力する。表示装置91は、例えば、Cathode Ray Tube(CRT)ディスプレイ、Liquid Crystal Display(LCD)、Plasma Display Panel(PDP)、Organic Electro-Luminescence Display(OELD)などの表示デバイスである。   The image signal processing unit 904 is controlled by the CPU 901 and outputs an image to the display device 91 connected to the information processing apparatus 100. The display device 91 is a display device such as a Cathode Ray Tube (CRT) display, a Liquid Crystal Display (LCD), a Plasma Display Panel (PDP), or an Organic Electro-Luminescence Display (OELD).

入力信号処理部905は、情報処理装置100に接続された入力デバイス92から入力信号を取得し、CPU901に通知する。入力デバイス92としては、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、タッチパッド、トラックボール、リモートコントローラ、ボタンスイッチなどを用いることができる。   The input signal processing unit 905 acquires an input signal from the input device 92 connected to the information processing apparatus 100 and notifies the CPU 901 of the input signal. As the input device 92, for example, a mouse, a keyboard, a touch panel, a touch pad, a trackball, a remote controller, a button switch, or the like can be used.

ディスクドライブ906は、記録媒体93に記録されたプログラムやデータを読み取る読み取り装置である。記録媒体93としては、例えば、Flexible Disk(FD)、HDDなどの磁気ディスク、Compact Disc(CD)やDigital Versatile Disc(DVD)などの光ディスク、Magneto-Optical disk(MO)などの光磁気ディスクを用いることができる。ディスクドライブ906は、例えば、CPU901による制御を受け、記録媒体93から読み取ったプログラムやデータをRAM902又はHDD903に格納する。   The disk drive 906 is a reading device that reads programs and data recorded on the recording medium 93. As the recording medium 93, for example, a magnetic disk such as a Flexible Disk (FD) or HDD, an optical disk such as a Compact Disc (CD) or a Digital Versatile Disc (DVD), or a magneto-optical disk such as a Magneto-Optical disk (MO) is used. be able to. For example, the disk drive 906 is controlled by the CPU 901 and stores a program and data read from the recording medium 93 in the RAM 902 or the HDD 903.

通信インターフェース907は、ネットワーク94を介して他のコンピュータと通信を行うためのインターフェースである。通信インターフェース907は、有線インターフェースであってもよいし、無線インターフェースであってもよい。   The communication interface 907 is an interface for communicating with other computers via the network 94. The communication interface 907 may be a wired interface or a wireless interface.

図3は、第2の実施の形態に係る情報処理装置の例を示した図である。
図3に示すように、情報処理装置100は、パラメータ入力部101、シミュレーション実行部102、優劣判定部103、判定結果出力部104、記憶部105、及び優劣情報入力部106を有する。また、情報処理装置100は、制約式生成部107、数式処理部108、評価関数生成部109、重み計算部110、及び最適化計算部111を有する。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an information processing apparatus according to the second embodiment.
As illustrated in FIG. 3, the information processing apparatus 100 includes a parameter input unit 101, a simulation execution unit 102, an dominance determination unit 103, a determination result output unit 104, a storage unit 105, and an dominance information input unit 106. In addition, the information processing apparatus 100 includes a constraint expression generation unit 107, a mathematical expression processing unit 108, an evaluation function generation unit 109, a weight calculation unit 110, and an optimization calculation unit 111.

なお、パラメータ入力部101、シミュレーション実行部102、優劣判定部103、判定結果出力部104、優劣情報入力部106は、CPU901が実行するプログラムのモジュールとして実現できる。また、パラメータ入力部101、シミュレーション実行部102、優劣判定部103、判定結果出力部104、優劣情報入力部106が有する機能の一部又は全部をソフトウェアではなく電子回路として実現することも可能である。   The parameter input unit 101, the simulation execution unit 102, the superiority / inferiority determination unit 103, the determination result output unit 104, and the superiority / inferiority information input unit 106 can be realized as a module of a program executed by the CPU 901. Further, some or all of the functions of the parameter input unit 101, the simulation execution unit 102, the superiority / inferiority determination unit 103, the determination result output unit 104, and the superiority / inferiority information input unit 106 can be realized as an electronic circuit instead of software. .

また、制約式生成部107、数式処理部108、評価関数生成部109、重み計算部110、及び最適化計算部111は、CPU901が実行するプログラムのモジュールとして実現できる。また、制約式生成部107、数式処理部108、評価関数生成部109、重み計算部110、及び最適化計算部111が有する機能の一部又は全部をソフトウェアではなく電子回路として実現することも可能である。また、記憶部105は、RAM902やHDD903に確保された記憶領域である。   In addition, the constraint expression generation unit 107, the mathematical expression processing unit 108, the evaluation function generation unit 109, the weight calculation unit 110, and the optimization calculation unit 111 can be realized as modules of a program executed by the CPU 901. Also, some or all of the functions of the constraint expression generation unit 107, the mathematical expression processing unit 108, the evaluation function generation unit 109, the weight calculation unit 110, and the optimization calculation unit 111 can be realized as an electronic circuit instead of software. It is. The storage unit 105 is a storage area secured in the RAM 902 or the HDD 903.

パラメータ入力部101には、評価指標の計算に用いるパラメータが入力される。例えば、パラメータは、入力デバイス92を用いてユーザにより入力されてもよいし、ネットワーク94を介して外部の端末装置やサーバ装置から取得されてもよい。また、パラメータは、例えば、評価対象の設計に関わるパラメータ、評価対象の製造プロセスにおける設定内容を規定するパラメータ、評価対象の実稼働条件を規定するパラメータなどであってもよい。   The parameter input unit 101 receives parameters used for calculating the evaluation index. For example, the parameter may be input by the user using the input device 92 or may be acquired from an external terminal device or server device via the network 94. Further, the parameter may be, for example, a parameter related to the design of the evaluation object, a parameter that defines the setting contents in the manufacturing process of the evaluation object, a parameter that defines the actual operation condition of the evaluation object, or the like.

評価指標は、例えば、評価対象の性能を表す指標や、評価対象の製造時に生じるコストなどを表す指標などであってもよい。性能に関する評価指標としては、例えば、耐久性、消費電力、動作環境(温度、湿度、気圧)などがある。また、コストに関する評価指標としては、費用、製造期間、歩留まりなどがある。なお、第2の実施の形態においては、性能とコストとの間の関係のように、互いにトレードオフの関係にある複数の評価指標を同時に考慮する多目的最適化問題について考える。   The evaluation index may be, for example, an index that represents the performance of the evaluation target, an index that represents the cost that occurs during the manufacture of the evaluation target, or the like. Examples of performance evaluation indexes include durability, power consumption, and operating environment (temperature, humidity, atmospheric pressure). In addition, as an evaluation index related to cost, there are cost, manufacturing period, yield, and the like. In the second embodiment, a multi-objective optimization problem that considers a plurality of evaluation indexes that are in a trade-off relationship with each other, such as a relationship between performance and cost, is considered.

多目的最適化は、ハードディスクのヘッド設計や半導体メモリの設計、或いは、自動車の衝突安全設計やエンジン性能の設計など、ものづくりの現場における設計や評価の場面で利用されることが多い。例えば、多目的最適化は、半導体メモリの設計における基板材料、基板形状、配線パターンなどの最適化に利用される。また、多目的最適化は、自動車の衝突安全設計におけるボディの材質やボディの形状などの最適化に利用される。また、多目的最適化は、エンジン性能の設計におけるガソリン量や噴射タイミングなどの最適化に利用される。   Multi-objective optimization is often used in design and evaluation scenes in the manufacturing field, such as hard disk head design, semiconductor memory design, automobile collision safety design, and engine performance design. For example, multi-objective optimization is used for optimizing a substrate material, a substrate shape, a wiring pattern, and the like in the design of a semiconductor memory. Multi-objective optimization is used for optimizing body materials and body shapes in collision safety design for automobiles. Multi-objective optimization is used to optimize gasoline quantity and injection timing in engine performance design.

パラメータ入力部101に入力されたパラメータは、記憶部105に格納される。また、記憶部105に格納されたパラメータは、シミュレーション実行部102により読み出される。なお、パラメータ入力部101に入力されたパラメータは、シミュレーション実行部102に直接入力されてもよい。   The parameters input to the parameter input unit 101 are stored in the storage unit 105. The parameters stored in the storage unit 105 are read by the simulation execution unit 102. Note that the parameters input to the parameter input unit 101 may be directly input to the simulation execution unit 102.

シミュレーション実行部102は、パラメータに基づいて評価の対象物及び当該対象物がおかれた環境をシミュレートし、当該対象物及び環境における評価指標を計算する。例えば、シミュレーション実行部102は、ヘッドの形状を規定するパラメータの入力に応じて、ヘッドの性能を示す評価指標の値及び製造コストを示す評価指標の値を算出する。また、シミュレーション実行部102は、パラメータの入力に応じて、エンジンから排出される煤の量やNOxの量を示す評価指標の値を算出する。 The simulation execution unit 102 simulates the evaluation object and the environment in which the object is placed based on the parameters, and calculates an evaluation index for the object and the environment. For example, the simulation execution unit 102 calculates a value of an evaluation index indicating the performance of the head and a value of an evaluation index indicating the manufacturing cost in response to input of a parameter that defines the shape of the head. In addition, the simulation execution unit 102 calculates an evaluation index value indicating the amount of soot discharged from the engine or the amount of NO x in accordance with the input of the parameter.

シミュレーション実行部102により計算された複数の評価指標の値(以下、評価データと呼ぶことがある。)は、パラメータと対応付けて記憶部105に格納される。また、記憶部105に格納された評価データは、優劣判定部103により読み出される。なお、評価データは、優劣判定部103に直接入力されてもよい。また、記憶部105には、パラメータ入力部101に入力された複数のパラメータに基づいて算出された複数の評価データが格納される。   A plurality of evaluation index values calculated by the simulation execution unit 102 (hereinafter sometimes referred to as evaluation data) are stored in the storage unit 105 in association with parameters. The evaluation data stored in the storage unit 105 is read by the superiority / inferiority determination unit 103. Note that the evaluation data may be directly input to the superiority / inferiority determination unit 103. The storage unit 105 stores a plurality of evaluation data calculated based on a plurality of parameters input to the parameter input unit 101.

優劣判定部103は、記憶部105に格納された各評価データの優劣を判定する。例えば、少なくとも1つの評価指標について、ある一の評価データが他の評価データよりも良い値を有する場合、一の評価データは、他の評価データよりも良いとする。また、優劣判定部103は、ある一の評価データが他の全ての評価データよりも良い場合、その一の評価データを優れた評価データであると判定する。また、優劣判定部103は、優れた評価データ以外の評価データを劣った評価データであると判定する。   The superiority / inferiority determining unit 103 determines the superiority or inferiority of each evaluation data stored in the storage unit 105. For example, when one evaluation data has a better value than other evaluation data for at least one evaluation index, it is assumed that the one evaluation data is better than the other evaluation data. Further, when one evaluation data is better than all other evaluation data, the superiority / inferiority determination unit 103 determines that the one evaluation data is excellent evaluation data. Further, the superiority / inferiority determination unit 103 determines that evaluation data other than excellent evaluation data is inferior evaluation data.

優劣判定部103による判定の結果は、判定結果出力部104に入力される。また、優劣判定部103による判定の結果は、記憶部105に格納される。
判定結果出力部104は、各評価データの優劣をユーザに提示する。例えば、判定結果出力部104は、画像信号処理部904を介して各評価データの優劣を表示装置91に表示させる。表示方法としては、例えば、各評価データを示すオブジェクトをマップ上に表示し、各評価データに優劣を示すテキストデータを付与する方法が考えられる。また、優劣に応じて各オブジェクトを色分けする表示方法も考えられる。また、各評価データと優劣を示すテキストデータとを対応付けた表を表示する方法も考えられる。
The determination result by the superiority / inferiority determination unit 103 is input to the determination result output unit 104. The result of determination by the superiority / inferiority determination unit 103 is stored in the storage unit 105.
The determination result output unit 104 presents superiority or inferiority of each evaluation data to the user. For example, the determination result output unit 104 displays the superiority or inferiority of each evaluation data on the display device 91 via the image signal processing unit 904. As a display method, for example, a method of displaying an object indicating each evaluation data on a map and giving text data indicating superiority or inferiority to each evaluation data can be considered. In addition, a display method in which each object is color-coded according to superiority or inferiority is also conceivable. A method of displaying a table in which each evaluation data is associated with text data indicating superiority or inferiority is also conceivable.

各評価データの優劣を示す情報を参照したユーザは、ある評価データの優劣を変更する場合がある。この場合、優劣情報入力部106には、ユーザにより優劣が変更された評価データの情報などが入力される。   A user who refers to information indicating superiority or inferiority of each evaluation data may change the superiority or inferiority of certain evaluation data. In this case, the superiority or inferiority information input unit 106 receives information on evaluation data in which superiority or inferiority is changed by the user.

例えば、優劣判定部103によって劣った評価データであると判定された評価データをユーザが優れた評価データに変更した場合に、その評価データの情報及び変更内容が優劣情報入力部106に入力される。また、優劣判定部103によって優れた評価データであると判定された評価データをユーザが劣った評価データに変更した場合に、その評価データの情報及び変更内容が優劣情報入力部106に入力される。なお、優劣情報入力部106に入力された情報は、その情報に対応する評価データの情報と対応付けて記憶部105に格納される。   For example, when the user changes the evaluation data determined to be inferior evaluation data by the superiority / inferiority determination unit 103 to superior evaluation data, the information of the evaluation data and the change content are input to the superiority / inferiority information input unit 106. . Further, when the evaluation data determined to be superior evaluation data by the superiority / inferiority determination unit 103 is changed to evaluation data with inferior evaluation data, the information of the evaluation data and the content of the change are input to the superiority / inferiority information input unit 106. . Note that the information input to the superiority / inferiority information input unit 106 is stored in the storage unit 105 in association with the evaluation data information corresponding to the information.

制約式生成部107は、記憶部105に格納された各評価データ及び当該各評価データの優劣に基づいて制約式を生成する。この制約式は、各評価データの優劣を当該各評価データに含まれる複数の評価指標の値を用いて表現した条件式である。例えば、制約式生成部107は、各評価データの優劣を定量化するために複数の評価指標の値の重み付き和で表現された評価関数を利用する。また、制約式生成部107は、各評価データに対応する評価関数の値が満たす条件を表現した制約式を生成する。   The constraint expression generation unit 107 generates a constraint expression based on each evaluation data stored in the storage unit 105 and the superiority or inferiority of each evaluation data. This constraint expression is a conditional expression expressing the superiority or inferiority of each evaluation data using the values of a plurality of evaluation indexes included in each evaluation data. For example, the constraint expression generation unit 107 uses an evaluation function expressed by a weighted sum of values of a plurality of evaluation indexes in order to quantify the superiority or inferiority of each evaluation data. The constraint expression generation unit 107 also generates a constraint expression that expresses a condition that is satisfied by the value of the evaluation function corresponding to each evaluation data.

一例として、優れた評価データの評価関数の値よりも劣った評価データの評価関数の値が大きくなる場合について考える。例えば、優れた評価データA、劣った評価データB、劣った評価データCがある場合、制約式生成部107は、評価データAとBの間の関係、及び評価データAとCの間の関係を表現した2つの制約式を生成する。評価データAに対応する評価関数の値をQA、評価データBに対応する評価関数の値をQBと表現すると、評価データAとBの間の関係を表現した制約式は、下記の式(5)で表現される。また、評価データCに対応する評価関数の値をQCとすると、評価データAとCの間の関係を表現した制約式は、下記の式(6)で表現される。 As an example, let us consider a case where the value of the evaluation function of evaluation data inferior to the value of the evaluation function of excellent evaluation data becomes large. For example, when there are excellent evaluation data A, inferior evaluation data B, and inferior evaluation data C, the constraint expression generation unit 107 determines the relationship between the evaluation data A and B and the relationship between the evaluation data A and C. Are generated as two constraint expressions. When the value of the evaluation function corresponding to the evaluation data A is expressed as Q A and the value of the evaluation function corresponding to the evaluation data B is expressed as Q B , the constraint expression expressing the relationship between the evaluation data A and B is It is expressed by (5). The evaluation when the value of the evaluation function corresponding to the data C and Q C, constraint formula expressing the relationship between the evaluation data A and C is expressed by the following equation (6).

Figure 0005966836
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上記のように、制約式生成部107は、優れた評価データと劣った評価データとの間の組み合わせについて制約式を生成する。このとき、制約式生成部107は、全ての可能な組み合わせについて制約式を生成してもよいし、一部の組み合わせについて制約式を生成してもよい。例えば、制約式生成部107は、ユーザにより優劣が変更された全ての評価データ、全ての優れた評価データ、一部又は全部の劣った評価データを含む評価データの集合について全ての可能な組み合わせに関する制約式を生成してもよい。このように、ユーザが優劣を変更した全ての評価データについて制約式を生成することで、ユーザの意向を計算結果に全て反映させることができる。   As described above, the constraint expression generation unit 107 generates a constraint expression for a combination between excellent evaluation data and inferior evaluation data. At this time, the constraint equation generation unit 107 may generate constraint equations for all possible combinations, or may generate constraint equations for some combinations. For example, the constraint expression generation unit 107 relates to all possible combinations for a set of evaluation data including all evaluation data whose superiority or inferiority has been changed by the user, all excellent evaluation data, or some or all inferior evaluation data. A constraint expression may be generated. In this way, by generating constraint equations for all evaluation data for which the user has changed superiority or inferiority, it is possible to reflect all the user's intentions in the calculation results.

また、制約式生成部107は、評価関数生成部109から評価関数の情報を取得する。例えば、制約式生成部107は、下記の式(7)に示すような評価関数の情報を取得する。但し、下記の式(7)においてWjは重みを表す変数であり、Xjは評価指標の値を表す変数である。但し、Xは、評価指標の値を表す変数の組X1,…,Xnを表す。 Further, the constraint expression generation unit 107 acquires evaluation function information from the evaluation function generation unit 109. For example, the constraint expression generation unit 107 acquires evaluation function information as shown in the following expression (7). However, in the following formula (7), W j is a variable representing the weight, and X j is a variable representing the value of the evaluation index. However, X represents a set of variables X 1 ,..., X n representing evaluation index values.

Figure 0005966836
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評価関数の情報を取得した制約式生成部107は、各評価データに対応する複数の評価指標の値及び評価関数を制約式に当てはめる。例えば、優れた評価データAに対応する評価指標の値(A1,A2)及び劣った評価データBに対応する評価指標の値(B1,B2)が得られた場合、制約式生成部107は、上記の式(5)及び式(7)に基づいて下記の式(8)に示すような制約式を生成する。同様に、制約式生成部107は、他の評価データについても評価関数に基づく制約式を生成する。制約式生成部107により生成された複数の制約式の情報は、数式処理部108に入力される。 The constraint expression generation unit 107 that has acquired the evaluation function information applies values and evaluation functions of a plurality of evaluation indexes corresponding to each evaluation data to the constraint expression. For example, when the evaluation index values (A 1 , A 2 ) corresponding to the excellent evaluation data A and the evaluation index values (B 1 , B 2 ) corresponding to the inferior evaluation data B are obtained, a constraint expression is generated. The unit 107 generates a constraint equation as shown in the following equation (8) based on the above equations (5) and (7). Similarly, the constraint expression generation unit 107 generates a constraint expression based on the evaluation function for other evaluation data. Information on a plurality of constraint expressions generated by the constraint expression generation unit 107 is input to the mathematical expression processing unit 108.

Figure 0005966836
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数式処理部108は、数式処理を用いて、制約式生成部107により生成された全ての制約式に適合する重みの組が存在するか否かを判定する。数式処理としては、例えば、CADやQEなどを用いることができる。例えば、〔穴井宏和、横山和宏著、「QEの計算アルゴリズムとその応用」、東京大学出版会〕などにQEの解説が記載されている。   The mathematical expression processing unit 108 uses mathematical expression processing to determine whether there is a set of weights that conforms to all the constraint expressions generated by the constraint expression generation unit 107. For example, CAD or QE can be used as the mathematical expression processing. For example, the explanation of QE is described in [Hirokazu Anai, Kazuhiro Yokoyama, “QE calculation algorithm and its application”, University of Tokyo Press].

QEは、計算機を用いて、限量記号を含む論理式から限量記号を含まない論理式を生成する技術である。例えば、下記の式(9)に示す論理式にQEを適用すると、下記の式(10)に示す論理式が得られる。なお、限量記号が付いたx1,x2,x3は束縛変数であり、限量記号が付かないyは自由変数である。この例のように、QEを適用すると、限量記号を含む論理式から限量記号を含まない論理式を生成することができる。 QE is a technique for generating a logical expression that does not include a quantifier symbol from a logical expression that includes a quantifier symbol using a computer. For example, when QE is applied to the logical formula shown in the following formula (9), the logical formula shown in the following formula (10) is obtained. Note that x 1 , x 2 , and x 3 with a quantifier symbol are bound variables, and y without a quantifier symbol is a free variable. As in this example, when QE is applied, a logical expression that does not include a quantifier symbol can be generated from a logical expression that includes a quantifier symbol.

Figure 0005966836
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また、下記の式(11)に示すように、論理式に含まれる全ての変数に存在記号を付与してQEを実行すると、この論理式に含まれる制約条件を満たす変数の組が存在するか否かを判定することができる。例えば、下記の式(11)に示す論理式にQEを適用すると、この論理式に含まれる制約条件を満たす変数x及びyは存在すると判定される。より複雑な問題に対しても、QEを用いて論理式に含まれる制約条件を満たす変数の組が存在するか否かを判定することが可能である。この方法を用いると、制約式生成部107により生成された全ての制約式に適合する重みの組が存在するか否かを判定することができる。   Also, as shown in the following formula (11), if QE is executed by adding existence symbols to all variables included in the logical expression, is there a set of variables that satisfy the constraint conditions included in the logical expression? It can be determined whether or not. For example, when QE is applied to the logical expression shown in the following expression (11), it is determined that there are variables x and y that satisfy the constraint conditions included in the logical expression. Even for a more complicated problem, it is possible to determine whether there is a set of variables that satisfy the constraint conditions included in the logical expression using QE. By using this method, it is possible to determine whether or not there is a set of weights that matches all the constraint expressions generated by the constraint expression generation unit 107.

Figure 0005966836
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数式処理部108は、全ての制約式に適合する重みの組が存在するか否かを判定し、その判定の結果を制約式生成部107及び評価関数生成部109に入力する。全ての制約式に適合する重みの組が存在する場合、評価関数生成部109は、制約式の生成に用いた評価関数の情報を重み計算部110に入力する。また、制約式生成部107は、制約式の情報を重み計算部110に入力する。また、制約式生成部107は、制約式の情報及び評価関数の情報を記憶部105に格納する。   The mathematical expression processing unit 108 determines whether there is a set of weights that conforms to all the constraint expressions, and inputs the determination result to the constraint expression generation unit 107 and the evaluation function generation unit 109. If there is a set of weights that matches all the constraint equations, the evaluation function generation unit 109 inputs information on the evaluation function used to generate the constraint equation to the weight calculation unit 110. In addition, the constraint formula generation unit 107 inputs the constraint formula information to the weight calculation unit 110. In addition, the constraint formula generation unit 107 stores the constraint formula information and the evaluation function information in the storage unit 105.

一方、全ての制約式に適合する重みの組が存在しない場合、評価関数生成部109は、評価関数の形を変更する。このとき、評価関数生成部109は、元の評価関数を、より高次の項を含む評価関数に変更する。例えば、元の評価関数が上記の式(7)に示す評価関数である場合、評価関数生成部109は、その評価関数を下記の式(12)に示すような2次の項を含む評価関数に変更する。但し、Wj及びWijは重みを表す。なお、評価関数生成部109は、元の評価関数を下記の式(13)に示すような3次以上の項を含む評価関数に変更してもよい。 On the other hand, when there is no set of weights that matches all the constraint expressions, the evaluation function generation unit 109 changes the form of the evaluation function. At this time, the evaluation function generation unit 109 changes the original evaluation function to an evaluation function including a higher-order term. For example, when the original evaluation function is the evaluation function shown in the above equation (7), the evaluation function generation unit 109 uses the evaluation function including the quadratic term as shown in the following equation (12). Change to However, W j and W ij represent weights. Note that the evaluation function generation unit 109 may change the original evaluation function to an evaluation function including a third-order or higher term as shown in the following equation (13).

Figure 0005966836
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変更後の評価関数の情報は、制約式生成部107に入力される。評価関数が変更された場合、制約式生成部107は、変更後の評価関数に基づいて制約式を生成する。制約式生成部107により生成された制約式の情報は、数式処理部108に入力される。数式処理部108は、全ての制約式に適合する重みの組が存在するか否かを判定する。全ての制約式に適合する重みの組が存在する場合、評価関数生成部109は、制約式の生成に用いた評価関数の情報を重み計算部110に入力する。また、制約式生成部107は、制約式の情報を重み計算部110に入力する。また、制約式生成部107は、制約式の情報及び評価関数の情報を記憶部105に格納する。   Information on the evaluation function after the change is input to the constraint expression generation unit 107. When the evaluation function is changed, the constraint expression generation unit 107 generates a constraint expression based on the changed evaluation function. Information on the constraint expression generated by the constraint expression generation unit 107 is input to the mathematical expression processing unit 108. The mathematical expression processing unit 108 determines whether there is a set of weights that matches all the constraint expressions. If there is a set of weights that matches all the constraint equations, the evaluation function generation unit 109 inputs information on the evaluation function used to generate the constraint equation to the weight calculation unit 110. In addition, the constraint formula generation unit 107 inputs the constraint formula information to the weight calculation unit 110. In addition, the constraint formula generation unit 107 stores the constraint formula information and the evaluation function information in the storage unit 105.

上記のように、全ての制約式に適合する重みの組が得られるまで、評価関数の変更処理及び変更後の評価関数に基づく制約式の生成処理が繰り返し実行される。
重み計算部110は、評価関数を用いて重みの組を算出する。まず、重み計算部110は、仮に、評価関数に含まれる複数の評価指標をそれぞれ係数とみなし、重みの組W1,…,Wnを変数と考える。
As described above, the evaluation function changing process and the constraint expression generating process based on the changed evaluation function are repeatedly executed until a set of weights that match all the constraint expressions is obtained.
The weight calculation unit 110 calculates a set of weights using an evaluation function. First, the weight calculation unit 110 considers a plurality of evaluation indexes included in the evaluation function as coefficients, and considers the weight sets W 1 ,..., W n as variables.

また、重み計算部110は、実験計画法、ラテン超方格法、ランダムサンプリング法などの方法を用いて複数の係数群を生成する。なお、実験計画法は、目的に影響を与える因子の実験データを制約条件の下で収集し、収集した実験データを分析する手法である。但し、実験データは、実験を実施して収集してもよいし、コンピュータシミュレーションを実施して収集してもよい。また、ラテン超方格法は、ラテン超方格に基づく実験計画法である。また、ラテン超方格は、m行m列(mは2以上)の表にm個の異なる値を、各値が各行及び各列に1回だけ現れるように並べたものである。ランダムサンプリング法は、あるデータ範囲に含まれるデータをランダムに抽出する方法である。   In addition, the weight calculation unit 110 generates a plurality of coefficient groups using a method such as an experimental design method, a Latin hypersquare method, or a random sampling method. The experimental design method is a method of collecting experimental data of factors that affect the purpose under constraint conditions and analyzing the collected experimental data. However, experimental data may be collected by performing experiments or by performing computer simulations. The Latin supersquare method is an experimental design based on the Latin supersquare. The Latin supersquare is an m-row m-column (m is 2 or more) table in which m different values are arranged so that each value appears only once in each row and each column. The random sampling method is a method of randomly extracting data included in a certain data range.

例えば、ラテン超方格法を利用する場合、重み計算部110は、表に現れる各値を−1から1までの実数とし、各値が各行及び各列に1回だけ現れるように並べたラテン超方格を生成する。そして、重み計算部110は、ラテン超方格の各行又は各列に含まれる実数群を各係数群に設定する。また、ランダムサンプリング法を利用する場合、重み計算部110は、−1から1までの範囲に含まれる実数をランダムにn回抽出し、抽出したn個の実数を1つの係数群に設定する。また、重み計算部110は、この処理を繰り返し実行して複数の係数群を生成する。   For example, when the Latin hypersquare method is used, the weight calculation unit 110 sets each value appearing in the table as a real number from −1 to 1, and arranges each value so that each value appears only once in each row and each column. Generate a super square. Then, the weight calculation unit 110 sets a real number group included in each row or each column of the Latin hypersquare to each coefficient group. When the random sampling method is used, the weight calculation unit 110 randomly extracts a real number included in the range from −1 to 1 n times, and sets the extracted n real numbers to one coefficient group. Further, the weight calculation unit 110 repeatedly executes this process to generate a plurality of coefficient groups.

上記のようにして生成した複数の係数群のそれぞれについて、重み計算部110は、重みの組が全ての制約式に適合する条件の下で評価関数を最小化する重みの組を計算する。また、重み計算部110は、各係数群について、重みの組が全ての制約式に適合する条件の下で評価関数を最大化する重みの組を計算する。このとき、全ての制約式及び評価関数は各係数について1次式となるため、重みの組は線形計画法により求めることができる。   For each of the plurality of coefficient groups generated as described above, the weight calculation unit 110 calculates a set of weights that minimizes the evaluation function under the condition that the set of weights matches all constraint equations. In addition, the weight calculation unit 110 calculates, for each coefficient group, a set of weights that maximizes the evaluation function under the condition that the set of weights matches all constraint equations. At this time, since all constraint equations and evaluation functions are linear equations for each coefficient, a set of weights can be obtained by linear programming.

なお、上記の例では係数群を設定するにあたり各係数を−1から1までの範囲に含まれる実数とした。重みの組を計算するにあたっては係数群に含まれる係数の比が重要であり、各係数を定数倍した係数群を複数用いても重みの組の計算には寄与しないからである。従って、係数の取り得る範囲は任意に設定することが可能であるが、上記のように各係数の上限及び下限を−1から1までの範囲に設定しておくことが好ましい。   In the above example, each coefficient is a real number included in the range from −1 to 1 in setting the coefficient group. This is because the ratio of the coefficients included in the coefficient group is important in calculating the weight set, and even if a plurality of coefficient sets obtained by multiplying each coefficient by a constant is used, it does not contribute to the calculation of the weight set. Therefore, the range that the coefficient can take can be arbitrarily set, but it is preferable to set the upper limit and the lower limit of each coefficient in a range from −1 to 1 as described above.

重み計算部110により係数群毎に算出された複数の重みの組は、最適化計算部111に入力される。最適化計算部111は、記憶部105から評価関数の情報を読み出す。また、最適化計算部111は、複数の重みの組のそれぞれについて、評価関数の値を最小化するパラメータを算出する。例えば、最適化計算部111は、評価関数の値を最小化するパラメータの候補を複数用意し、各候補に対応する評価データを取得する。この場合、最適化計算部111は、各候補のパラメータをシミュレーション実行部102に入力し、シミュレーション実行部102により算出された評価データを取得する。   A plurality of sets of weights calculated for each coefficient group by the weight calculation unit 110 are input to the optimization calculation unit 111. The optimization calculation unit 111 reads evaluation function information from the storage unit 105. In addition, the optimization calculation unit 111 calculates a parameter that minimizes the value of the evaluation function for each of the plurality of sets of weights. For example, the optimization calculation unit 111 prepares a plurality of parameter candidates that minimize the value of the evaluation function, and acquires evaluation data corresponding to each candidate. In this case, the optimization calculation unit 111 inputs the parameters of each candidate to the simulation execution unit 102 and acquires evaluation data calculated by the simulation execution unit 102.

また、最適化計算部111は、各候補に対応する評価データを用いて評価関数の値を計算し、候補として用意したパラメータの中から、評価関数の値が最小となるパラメータを抽出する。例えば、パラメータの抽出は、Nelder-Mead法、Powell法、最急降下法、又は共役勾配法などの最適化アルゴリズムを用いて実現できる。また、最適化計算部111は、抽出したパラメータを適切なパラメータとして出力する。なお、最適化計算部111は、適切なパラメータに対応する複数の評価指標の値を出力してもよい。   In addition, the optimization calculation unit 111 calculates the value of the evaluation function using the evaluation data corresponding to each candidate, and extracts the parameter having the smallest evaluation function value from the parameters prepared as candidates. For example, parameter extraction can be realized using an optimization algorithm such as the Nelder-Mead method, the Powell method, the steepest descent method, or the conjugate gradient method. In addition, the optimization calculation unit 111 outputs the extracted parameters as appropriate parameters. Note that the optimization calculation unit 111 may output a plurality of evaluation index values corresponding to appropriate parameters.

以上、第2の実施の形態に係る情報処理装置100の例について説明した。情報処理装置100によれば、制約式に適合する重みの組が存在する場合に重みの組が計算され、制約式に適合する重みの組が存在しない場合には評価関数が変更される。そのため、制約式に適合する重みの組が存在しないのに重みの組を探索し続けるといった無駄な計算が行われず、制約式に適合する重みの組を効率的に計算することが可能になる。   The example of the information processing apparatus 100 according to the second embodiment has been described above. According to the information processing apparatus 100, the weight set is calculated when there is a set of weights that conforms to the constraint expression, and the evaluation function is changed when there is no set of weights that conforms to the constraint expression. For this reason, useless calculation such as continuing to search for a weight set when there is no weight set that matches the constraint equation is not performed, and it is possible to efficiently calculate a weight set that matches the constraint equation.

また、評価データの優劣に関するユーザの変更を受け付け、変更後の優劣に基づく制約式を用いて重みの組が計算されるため、ユーザの意向を反映した重みの組が得られる。
また、情報処理装置100によれば、数式処理及び線形計画法を利用して複数の重みの組が計算され、それら複数の重みの組を用いて評価関数の値を最小化するパラメータの値が計算される。複数の重みの組を計算する際、複数の評価データを得るためにコンピュータシミュレーションが実行されるが、当該評価関数の値を最小化するパラメータの計算は単目的最適化に他ならず、多目的最適化を行う場合に比べてコンピュータシミュレーションの実行回数を低く抑えられる。
In addition, since the user's change regarding the superiority or inferiority of the evaluation data is received and the weight set is calculated using the constraint equation based on the superiority or inferiority after the change, the weight set reflecting the user's intention is obtained.
Also, according to the information processing apparatus 100, a plurality of weight sets are calculated using mathematical formula processing and linear programming, and parameter values that minimize the value of the evaluation function using the plurality of weight sets are obtained. Calculated. When calculating multiple sets of weights, computer simulation is performed to obtain multiple evaluation data, but the calculation of the parameter that minimizes the value of the evaluation function is nothing but single-objective optimization. The number of computer simulation executions can be kept low compared to the case of computerization.

なお、多目的最適化問題を解く方法としては、例えば、コンピュータシミュレーションを繰り返し実行して得られる評価データから、遺伝的アルゴリズムなどを用いて最適解を探索する方法などが考えられている。遺伝的なアルゴリズムは、古典的な数理計画法では扱うことが困難な問題に対する有効な最適化手法の一つである。しかし、遺伝的アルゴリズムを実行して最適解を得る場合、多数の評価データを計算するためにコンピュータシミュレーションを多数回実行することになる。   As a method of solving the multi-objective optimization problem, for example, a method of searching for an optimal solution from evaluation data obtained by repeatedly executing computer simulation using a genetic algorithm or the like is considered. Genetic algorithms are one of the effective optimization methods for problems that are difficult to deal with by classical mathematical programming. However, when a genetic algorithm is executed to obtain an optimal solution, computer simulation is executed many times in order to calculate a large number of evaluation data.

一方、上記の情報処理装置100によれば、評価関数の値を最小化するパラメータの計算が単目的最適化に帰着されるため、遺伝的アルゴリズムなどを用いる方法に比べてコンピュータシミュレーションの回数を格段に少なくすることが可能になる。その結果、情報処理装置100によれば、上記のような多目的最適化を行う場合に比べると、パラメータの最適化にかかる演算負荷を低く抑えることが可能になる。   On the other hand, according to the information processing apparatus 100 described above, since the calculation of the parameter that minimizes the value of the evaluation function is reduced to the single-objective optimization, the number of computer simulations is significantly higher than the method using a genetic algorithm or the like. It becomes possible to reduce it to less. As a result, according to the information processing apparatus 100, it is possible to keep the calculation load required for parameter optimization low compared to the case of performing multi-objective optimization as described above.

以下、互いにトレードオフの関係にある2つの評価指標(評価指標#1、評価指標#2)を考え、情報処理装置100による処理について更に説明する。
図4は、単目的最適化及び多目的最適化について説明した図である。なお、図4(A)は、単目的最適化について説明するための図である。また、図4(B)は、多目的最適化について説明するための図である。単目的最適化は、1つの目的に対応する評価指標の値を適切な値(例えば、最小の値)にするパラメータを計算する方法である。一方、多目的最適化は、複数の目的にそれぞれ対応する複数の評価指標の値の組み合わせを最適化するパラメータを計算する方法である。
Hereinafter, considering the two evaluation indexes (evaluation index # 1 and evaluation index # 2) that are in a trade-off relationship with each other, the processing by the information processing apparatus 100 will be further described.
FIG. 4 is a diagram for explaining single-objective optimization and multi-objective optimization. FIG. 4A is a diagram for explaining single-objective optimization. FIG. 4B is a diagram for explaining multi-objective optimization. Single-objective optimization is a method of calculating a parameter that makes an evaluation index value corresponding to one objective an appropriate value (for example, a minimum value). On the other hand, multi-objective optimization is a method of calculating a parameter that optimizes a combination of values of a plurality of evaluation indexes respectively corresponding to a plurality of purposes.

例えば、評価指標の値が小さいほど良い場合、コンピュータシミュレーションにより複数のパラメータに対応する評価データを計算し、評価指標の値が最小になるパラメータを選択することで単目的最適化を行うことができる。また、複数の評価データを近似する近似式を計算し、その近似式の値が最小となるパラメータを計算することで単目的最適化を行うことも可能である。単目的最適化によれば、例えば、評価指標#1の値を最小化するパラメータ、及び評価指標#2の値を最小化するパラメータをそれぞれ求めることができる。   For example, when a smaller evaluation index value is better, single-objective optimization can be performed by calculating evaluation data corresponding to a plurality of parameters by computer simulation and selecting a parameter that minimizes the evaluation index value. . It is also possible to perform single-objective optimization by calculating an approximate expression that approximates a plurality of evaluation data, and calculating a parameter that minimizes the value of the approximate expression. According to the single-objective optimization, for example, a parameter that minimizes the value of the evaluation index # 1 and a parameter that minimizes the value of the evaluation index # 2 can be obtained.

しかし、評価指標#1及び#2が互いにトレードオフの関係にある場合、評価指標#1の値を最小化するパラメータは、評価指標#1及び#2の組み合わせを最適化するパラメータとならないことが多い。そのため、評価指標#1及び#2の組み合わせを最適化するパラメータを計算するためには多目的最適化が行われる。   However, when the evaluation indices # 1 and # 2 are in a trade-off relationship with each other, the parameter that minimizes the value of the evaluation index # 1 may not be a parameter that optimizes the combination of the evaluation indices # 1 and # 2. Many. Therefore, multi-objective optimization is performed to calculate a parameter that optimizes the combination of evaluation indices # 1 and # 2.

例えば、図4(B)に示すように、少なくとも評価指標#1の値又は評価指標#2の値について、ある一の評価データの値が、他の全ての評価データの値よりも小さくなる場合に、その一の評価データを優れた評価データであると判定する。この場合、優れた評価データの集合に対応するパラメータ群が、多目的最適化における適切なパラメータであると言える。このように、多目的最適化においては、複数の評価指標の値を同時に考慮して優れた評価データが抽出され、抽出された優れた評価データに対応するパラメータが適切なパラメータとして得られる。   For example, as shown in FIG. 4B, when at least the value of evaluation index # 1 or the value of evaluation index # 2 has a value of one evaluation data smaller than the values of all other evaluation data In addition, it is determined that the one evaluation data is excellent evaluation data. In this case, it can be said that a parameter group corresponding to a set of excellent evaluation data is an appropriate parameter in multi-objective optimization. As described above, in multi-objective optimization, excellent evaluation data is extracted by simultaneously considering the values of a plurality of evaluation indexes, and a parameter corresponding to the extracted excellent evaluation data is obtained as an appropriate parameter.

多目的最適化を実現する1つの方法として、パラメータを変更しながらコンピュータシミュレーションを繰り返し実行して多くの評価データを算出し、これら多くの評価データの中から適切な評価データを選択する方法が考えられる。例えば、遺伝的アルゴリズムなどを用いて最適解を探索する方法などが考えられている。遺伝的なアルゴリズムは、古典的な数理計画法では扱うことが困難な問題に対する有効な最適化手法の一つである。遺伝的アルゴリズムを実行して最適解を得る場合、多数の評価データを計算するためにコンピュータシミュレーションを多数回実行することになる。しかし、コンピュータシミュレーションは演算負荷の高い処理である。そのため、可能な限りコンピュータシミュレーションの実行回数を減らすことが好ましい。   As one method for realizing multi-objective optimization, a method of repeatedly executing computer simulation while changing parameters, calculating a large amount of evaluation data, and selecting appropriate evaluation data from the large number of evaluation data can be considered. . For example, a method of searching for an optimal solution using a genetic algorithm or the like is considered. Genetic algorithms are one of the effective optimization methods for problems that are difficult to deal with by classical mathematical programming. When an optimal solution is obtained by executing a genetic algorithm, computer simulation is executed many times in order to calculate a large number of evaluation data. However, computer simulation is a processing with a high calculation load. Therefore, it is preferable to reduce the number of executions of computer simulation as much as possible.

評価データの優劣を定量化する方法としては、例えば、評価指標#1の値と評価指標#2の値との重み付き和を利用する方法が考えられる。例えば、第1の重みと評価指標#1の値との積と、第2の重みと評価指標#2の値との積とを加算した重み付き和である評価関数の値が評価データの優劣を表すと考える。この場合、第1及び第2の重みは、例えば、優れた評価データに対応する評価関数の値が劣った評価データに対応する評価関数の値よりも小さくなるように計算される。第1及び第2の重みが計算されれば、評価関数を最小化するパラメータを求めることで適切なパラメータが得られる。   As a method for quantifying the superiority or inferiority of the evaluation data, for example, a method using a weighted sum of the value of the evaluation index # 1 and the value of the evaluation index # 2 can be considered. For example, the value of the evaluation function that is a weighted sum obtained by adding the product of the first weight and the value of the evaluation index # 1 and the product of the second weight and the value of the evaluation index # 2 is superior or inferior to the evaluation data. I think that represents. In this case, the first and second weights are calculated so that, for example, the value of the evaluation function corresponding to excellent evaluation data is smaller than the value of the evaluation function corresponding to inferior evaluation data. If the first and second weights are calculated, an appropriate parameter can be obtained by obtaining a parameter that minimizes the evaluation function.

なお、第1及び第2の重みを計算する際、複数の評価データを得るためにコンピュータシミュレーションが実行される。しかし、評価関数の値を最小化するパラメータを求める処理は単目的最適化に他ならず、上記のような評価関数を用いずに多目的最適化を行う方法に比べてコンピュータシミュレーションの実行回数を少なく抑えることができる。   When calculating the first and second weights, a computer simulation is executed to obtain a plurality of evaluation data. However, the process for obtaining the parameter that minimizes the value of the evaluation function is nothing other than single-objective optimization, and the number of times of computer simulation execution is reduced compared to the method of performing multi-objective optimization without using the evaluation function as described above. Can be suppressed.

図5は、第2の実施の形態に係る評価データに対する優劣の判定方法について説明した図である。評価データの優劣は、例えば、図5に示すような方法で判定することができる。図5(A)は、評価データD2の優劣を判定する方法を示した図である。図5(B)は、評価データD1の優劣を判定する方法を示した図である。 FIG. 5 is a diagram illustrating a method for determining superiority or inferiority with respect to evaluation data according to the second embodiment. The superiority or inferiority of the evaluation data can be determined by a method as shown in FIG. 5, for example. 5 (A) is a diagram showing a method of determining the superiority or inferiority of the evaluation data D 2. Figure 5 (B) is a diagram showing a method of determining the superiority or inferiority of the evaluation data D 1.

なお、図5(A)においてハッチングを施した領域は、少なくとも評価指標#1の値又は評価指標#2の値が評価データD2よりも良い値となる領域を示している。また、図5(B)においてハッチングを施した領域は、少なくとも評価指標#1の値又は評価指標#2の値が評価データD1よりも良い値となる領域を示している。 The region hatched in FIG. 5 (A) indicates a region in which values of at least metrics # 1 value or metric # 2 becomes a better value than the evaluation data D 2. The region hatched in FIG. 5 (B) shows a region where the value of the least metrics # 1 value or metric # 2 is better than the evaluation data D 1.

図5(A)の例では、評価データD2よりも良い評価データとして評価データD1が存在している。また、図5(B)の例では、評価データD1よりも良い他の評価データは存在しない。従って、評価データD1は優れた評価データであると判定され、評価データD2は劣った評価データであると判定される。 In the example of FIG. 5A, evaluation data D 1 exists as evaluation data better than the evaluation data D 2 . Further, in the example of FIG. 5 (B), other evaluation data no better than the evaluation data D 1. Accordingly, the evaluation data D 1 is determined to be excellent evaluation data, and the evaluation data D 2 is determined to be inferior evaluation data.

このように、少なくとも2つの評価データの間の関係に基づいて各評価データの優劣を決めることができる。しかし、このような方法で判定した評価データの優劣は、ユーザが考える評価データの優劣と一致しない場合がある。   Thus, the superiority or inferiority of each evaluation data can be determined based on the relationship between at least two evaluation data. However, the superiority or inferiority of the evaluation data determined by such a method may not coincide with the superiority or inferiority of the evaluation data considered by the user.

例えば、図5の例では、評価指標#1が良ければ評価指標#2が悪くても優れた評価データであると判定される場合がある。例えば、エンジン性能の設計において、NOxの排出量よりも煤の排出量を重視するユーザは、NOxの排出量を示す評価指標が良くても、煤の排出量を示す評価指標が悪ければ、これらの評価指標を有する評価データを劣っているとみなす場合がある。しかし、評価指標#1を重視しているユーザにとっては、評価指標#2が良くても評価指標#1が悪い評価データは劣った評価データである。そのため、評価データの優劣は、ユーザの意向に沿って変更できるようにすることが好ましい。 For example, in the example of FIG. 5, if the evaluation index # 1 is good, it may be determined that the evaluation data is excellent even if the evaluation index # 2 is bad. For example, in the design of engine performance, a user that emphasizes the discharge amount of soot than emissions of the NO x can be good evaluation index indicating the emission of the NO x, at worst evaluation index indicating a discharge amount of soot In some cases, the evaluation data having these evaluation indices is considered inferior. However, for users who place importance on evaluation index # 1, evaluation data with poor evaluation index # 1 is inferior evaluation data even if evaluation index # 2 is good. Therefore, it is preferable that the superiority or inferiority of the evaluation data can be changed according to the user's intention.

図6は、第2の実施の形態に係る優劣の変更方法について説明した図である。
記憶部105には、評価データの優劣を示す情報が各評価データの情報に対応付けて格納されている。図6(A)の例に示すように、評価データD2の優劣をユーザが優れた評価データに変更した場合、優劣情報入力部106は、記憶部105に格納されている情報のうち、評価データD2に対応する優劣を示す情報を「劣」から「優」に変更する。逆に、図6(B)の例に示すように、評価データD3の優劣をユーザが劣った評価データに変更した場合、優劣情報入力部106は、記憶部105に格納されている情報のうち、評価データD3に対応する優劣を示す情報を「優」から「劣」に変更する。
FIG. 6 is a diagram for explaining a method for changing superiority or inferiority according to the second embodiment.
Information indicating superiority or inferiority of the evaluation data is stored in the storage unit 105 in association with the information of each evaluation data. As shown in the example of FIG. 6A, when the user changes the superiority or inferiority of the evaluation data D 2 to superior evaluation data, the superiority / inferiority information input unit 106 evaluates the evaluation among the information stored in the storage unit 105. Information indicating superiority or inferiority corresponding to the data D 2 is changed from “inferior” to “excellent”. Conversely, as shown in the example of FIG. 6B, when the user changes the superiority / inferiority of the evaluation data D 3 to the evaluation data inferior to the evaluation data, the superiority / inferiority information input unit 106 stores the information stored in the storage unit 105. among changes the information that indicates the relative merits corresponding to the evaluation data D 3 from "excellent" to "poor".

図7は、第2の実施の形態に係るデータテーブルの構造及び優劣の対応付けについて説明した図である。
図7に示すように、記憶部105には、識別情報(番号)、各パラメータの値、評価データ、及び優劣を示す情報を対応付けるデータテーブルが格納されている。各評価データの優劣を示す情報には、優劣判定部103による判定結果(「優劣(判定)」)及び優劣情報入力部106を介してユーザにより入力された各評価データの優劣を示す情報(「優劣(手動)」)が含まれる。なお、図7(A)は、図6(A)に対応するデータテーブルの内容である。また、図7(B)は、図6(B)に対応するデータテーブルの内容である。制約式生成部107は、図7に示すような情報を利用して制約式を生成する。
FIG. 7 is a diagram for explaining the structure of the data table and the correspondence between superiority and inferiority according to the second embodiment.
As illustrated in FIG. 7, the storage unit 105 stores a data table that associates identification information (number), each parameter value, evaluation data, and information indicating superiority or inferiority. The information indicating the superiority or inferiority of each evaluation data includes the determination result by the superiority / inferiority determination unit 103 (“excellence (determination)”) and information indicating the superiority or inferiority of each evaluation data input by the user via the superiority / inferiority information input unit 106 (“ Dominance (manual) "). FIG. 7A shows the contents of the data table corresponding to FIG. FIG. 7B shows the contents of the data table corresponding to FIG. The constraint expression generation unit 107 generates a constraint expression using information as shown in FIG.

図8は、第2の実施の形態に係る制約式の生成方法について説明した図である。一例として、図8に示した3つの評価データD4、D5、D6の関係に基づいて制約式を生成する方法について考える。なお、図8の例において、評価データD4に含まれる評価指標#1の値は11、評価指標#2の値は12である。また、評価データD5に含まれる評価指標#1の値は18、評価指標#2の値は16である。また評価データD6に含まれる評価指標#1の値は17、評価指標#2の値は19である。また、評価データD4は優れた評価データであり、評価データD5及びD6は劣った評価データである。 FIG. 8 is a diagram for explaining a constraint equation generation method according to the second embodiment. As an example, consider a method of generating a constraint equation based on the relationship between the three evaluation data D 4 , D 5 , and D 6 shown in FIG. In the example of FIG. 8, the value of the evaluation index # 1 included in the evaluation data D 4 is 11, the value of the evaluation index # 2 is 12. The value of the evaluation index # 1 included in the evaluation data D 5 is 18, the value of the evaluation index # 2 is 16. The value of the evaluation index # 1 included in the evaluation data D 6 is 17, the value of the evaluation index # 2 is 19. The evaluation data D 4 is excellent evaluation data, and the evaluation data D 5 and D 6 are inferior evaluation data.

この場合、制約式は、評価データD4と評価データD5との間の関係、及び評価データD4と評価データD6との間の関係に基づいて生成される。例えば、評価関数が上記の式(7)で与えられている場合、制約式生成部107は、評価データD4と評価データD5との間の関係に基づいて下記の式(14)に示す制約式を生成する。また、制約式生成部107は、評価データD4と評価データD6との間の関係に基づいて下記の式(15)に示す制約式を生成する。但し、W1は評価指標#1に対応する重みであり、W2は評価指標#2に対応する重みである。 In this case, the constraint equation is generated based on the relationship between the evaluation data D 4 and the evaluation data D 5 and the relationship between the evaluation data D 4 and the evaluation data D 6 . For example, when the evaluation function is given by the above equation (7), the constraint equation generation unit 107 represents the following equation (14) based on the relationship between the evaluation data D 4 and the evaluation data D 5. Generate constraint expressions. In addition, the constraint equation generation unit 107 generates a constraint equation represented by the following equation (15) based on the relationship between the evaluation data D 4 and the evaluation data D 6 . However, W 1 is a weight corresponding to the evaluation index # 1, and W 2 is a weight corresponding to the evaluation index # 2.

Figure 0005966836
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Figure 0005966836
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なお、評価データD4、D5、D6以外にも評価データがある場合には、他の評価データについても同様にして制約式が生成される。
上記のようにして制約式が生成されると、数式処理部108により、全ての制約式に適合する重みの組が存在するか否かが判定される。全ての制約式に適合する重みの組が存在しない場合、評価関数を変更した上で再び制約式が生成される。全ての制約式に適合する重みの組が存在する場合、重み計算部110が、制約式の生成に用いた評価関数を用いて重みの組を計算する。また、重み計算部110により計算された重みの組を用いて適切なパラメータが計算される。
If there is evaluation data other than the evaluation data D 4 , D 5 , and D 6 , constraint expressions are similarly generated for the other evaluation data.
When the constraint expression is generated as described above, the mathematical expression processing unit 108 determines whether there is a set of weights that matches all the constraint expressions. If there is no set of weights that matches all the constraint equations, the constraint equation is generated again after changing the evaluation function. When there is a set of weights that matches all the constraint expressions, the weight calculation unit 110 calculates the set of weights using the evaluation function used for generating the constraint expressions. An appropriate parameter is calculated using the set of weights calculated by the weight calculation unit 110.

以下、情報処理装置100による処理の流れについて説明する。
図9は、第2の実施の形態に係る情報処理装置による処理の流れを示した図である。なお、処理の開始前に、情報処理装置100には、パラメータ入力部101を介して複数のパラメータが入力されている。入力されるパラメータの数及び各パラメータの数値範囲は、ユーザにより設定される。また、各パラメータは、例えば、実験計画法、ラテン超方格法、又はランダムサンプリング法などを用いて生成される。
Hereinafter, the flow of processing by the information processing apparatus 100 will be described.
FIG. 9 is a diagram illustrating a flow of processing by the information processing apparatus according to the second embodiment. Note that a plurality of parameters are input to the information processing apparatus 100 via the parameter input unit 101 before the processing is started. The number of input parameters and the numerical range of each parameter are set by the user. Each parameter is generated using, for example, an experimental design method, a Latin hypersquare method, or a random sampling method.

(S101)シミュレーション実行部102は、各パラメータについてコンピュータシミュレーションを実行し、それぞれ複数の評価指標の値を含む複数の評価データを算出する。各パラメータ及び各評価データは記憶部105に格納される。   (S101) The simulation execution unit 102 executes computer simulation for each parameter, and calculates a plurality of evaluation data each including a plurality of evaluation index values. Each parameter and each evaluation data are stored in the storage unit 105.

(S102)優劣判定部103は、記憶部105に格納された各評価データの優劣を判定する。例えば、少なくとも1つの評価指標について、ある一の評価データが他の評価データよりも良い値を有する場合、一の評価データは、他の評価データよりも良いとする。また、優劣判定部103は、ある一の評価データが他の全ての評価データよりも良い場合、その一の評価データを優れた評価データであると判定する。また、優劣判定部103は、優れた評価データ以外の評価データを劣った評価データであると判定する。   (S102) The superiority / inferiority determining unit 103 determines the superiority or inferiority of each evaluation data stored in the storage unit 105. For example, when one evaluation data has a better value than other evaluation data for at least one evaluation index, it is assumed that the one evaluation data is better than the other evaluation data. Further, when one evaluation data is better than all other evaluation data, the superiority / inferiority determination unit 103 determines that the one evaluation data is excellent evaluation data. Further, the superiority / inferiority determination unit 103 determines that evaluation data other than excellent evaluation data is inferior evaluation data.

(S103)判定結果出力部104は、優劣判定部103による判定の結果をユーザに提示する。例えば、判定結果出力部104は、各評価データに含まれる情報と、各評価データに対する判定の結果とを対応付けた表をユーザに提示してもよい。また、判定結果出力部104は、判定の結果に応じて表現が異なるように複数の評価データをグラフ上にプロットした画像をユーザに提示してもよい。   (S103) The determination result output unit 104 presents the result of determination by the superiority / inferiority determination unit 103 to the user. For example, the determination result output unit 104 may present to the user a table in which information included in each evaluation data is associated with a determination result for each evaluation data. Further, the determination result output unit 104 may present to the user an image obtained by plotting a plurality of evaluation data on a graph so that the expression varies depending on the determination result.

(S104)優劣情報入力部106は、ユーザにより評価データの優劣が変更されたか否かを判定する。ユーザが評価データの優劣を変更した場合、処理はS105に進む。一方、ユーザが評価データの優劣を変更しない場合、処理はS106に進む。   (S104) The superiority / inferiority information input unit 106 determines whether the superiority or inferiority of the evaluation data has been changed by the user. When the user changes the superiority or inferiority of the evaluation data, the process proceeds to S105. On the other hand, when the user does not change the superiority or inferiority of the evaluation data, the process proceeds to S106.

(S105)優劣情報入力部106は、ユーザにより変更された評価データの優劣を示す情報を記憶部105に格納する。ユーザにより変更された評価データの優劣を示す情報が記憶部105に格納されると、処理はS106に進む。   (S105) The superiority / inferiority information input unit 106 stores information indicating superiority or inferiority of the evaluation data changed by the user in the storage unit 105. When information indicating superiority or inferiority of the evaluation data changed by the user is stored in the storage unit 105, the process proceeds to S106.

(S106)制約式生成部107は、記憶部105に格納された各評価データの優劣を示す情報に基づいて制約式を生成する。このとき、制約式生成部107は、評価関数生成部109により設定された評価関数の情報を利用して制約式を生成する。また、数式処理部108は、数式処理により、制約式に適合する重みの組が存在するか否かを判定する。制約式に適合する重みの組が存在しない場合、評価関数の再設定、制約式の再生成、及び数式処理による再判定が行われる。制約式に適合する重みの組が存在すると、処理はS107に進む。   (S106) The constraint equation generation unit 107 generates a constraint equation based on information indicating superiority or inferiority of each evaluation data stored in the storage unit 105. At this time, the constraint expression generation unit 107 generates a constraint expression using information on the evaluation function set by the evaluation function generation unit 109. Also, the mathematical expression processing unit 108 determines whether there is a set of weights that match the constraint expression by mathematical expression processing. If there is no set of weights that match the constraint expression, the evaluation function is reset, the constraint expression is regenerated, and redetermination is performed by mathematical expression processing. If there is a set of weights that matches the constraint expression, the process proceeds to S107.

(S107)重み計算部110は、制約式及び評価関数の情報を用いて、制約式に適合する重みの組を計算する。また、最適化計算部111は、重み計算部110が計算した重みの組及び評価関数を用いて適切なパラメータを計算する。   (S107) The weight calculation unit 110 calculates a set of weights conforming to the constraint equation using the constraint equation and the evaluation function information. Further, the optimization calculation unit 111 calculates an appropriate parameter using the weight set and the evaluation function calculated by the weight calculation unit 110.

(S108)最適化計算部111は、適切なパラメータ及びそのパラメータに対応する評価データを出力する。例えば、最適化計算部111は、適切なパラメータ及び評価データをユーザに提示する。また、最適化計算部111は、適切なパラメータ及び評価データを記憶部105に格納する。   (S108) The optimization calculation unit 111 outputs an appropriate parameter and evaluation data corresponding to the parameter. For example, the optimization calculation unit 111 presents appropriate parameters and evaluation data to the user. In addition, the optimization calculation unit 111 stores appropriate parameters and evaluation data in the storage unit 105.

S108の処理が終わると、図9に示した一連の処理は終了する。
図10は、第2の実施の形態に係る評価関数の生成処理について処理の流れを示した図である。なお、図10に示した処理の流れは、図9に示したS106の処理に対応する。
When the process of S108 ends, the series of processes shown in FIG. 9 ends.
FIG. 10 is a diagram illustrating a process flow of the evaluation function generation process according to the second embodiment. The process flow shown in FIG. 10 corresponds to the process of S106 shown in FIG.

(S111)評価関数生成部109は、複数の評価指標の値の重み付き和を評価関数に設定する。例えば、評価関数生成部109は、各評価指標の値について各項の次数が1の重み付き和を評価関数に設定する。   (S111) The evaluation function generation unit 109 sets a weighted sum of values of a plurality of evaluation indexes as an evaluation function. For example, the evaluation function generation unit 109 sets a weighted sum in which the order of each term is 1 for the value of each evaluation index as the evaluation function.

(S112)制約式生成部107は、評価関数を用いて評価データの優劣を表現した制約式を設定する。例えば、制約式生成部107は、優れた評価データに対応する評価関数の値が劣った評価データに対応する評価関数の値よりも小さくなる条件を表現した制約式を設定する。   (S112) The constraint equation generation unit 107 sets a constraint equation expressing the superiority or inferiority of the evaluation data using the evaluation function. For example, the constraint expression generation unit 107 sets a constraint expression that expresses a condition in which the value of the evaluation function corresponding to excellent evaluation data is smaller than the value of the evaluation function corresponding to evaluation data that is inferior.

(S113)数式処理部108は、数式処理を用いて、全ての制約式に適合する重みの組が存在するか否かを判定する。例えば、数式処理部108は、各制約式に含まれる各重みを束縛変数とし、全ての制約式の論理積を含む論理式に対してQEを実行する。   (S113) The mathematical expression processing unit 108 uses mathematical expression processing to determine whether there is a set of weights that conforms to all constraint expressions. For example, the mathematical expression processing unit 108 uses each weight included in each constraint expression as a binding variable and executes QE on the logical expression including the logical product of all the constraint expressions.

(S114)全ての制約式に適合する重みの組が存在する場合、処理はS116に進む。また、全ての制約式に適合する重みの組が存在しない場合、処理はS115に進む。
(S115)評価関数生成部109は、S113の判定で利用された評価関数に高次の項を加えて新たな評価関数を設定する。例えば、元の評価関数が上記の式(7)のように設定されていた場合、評価関数生成部109は、上記の式(12)に示すような評価関数を新たに設定する。評価関数が再設定されると、処理はS112に進む。
(S114) If there is a set of weights that matches all the constraint equations, the process proceeds to S116. On the other hand, if there is no set of weights that matches all the constraint equations, the process proceeds to S115.
(S115) The evaluation function generation unit 109 sets a new evaluation function by adding higher-order terms to the evaluation function used in the determination of S113. For example, when the original evaluation function is set as in the above equation (7), the evaluation function generation unit 109 newly sets an evaluation function as shown in the above equation (12). When the evaluation function is reset, the process proceeds to S112.

(S116)S113の判定で利用された評価関数の情報、及びその評価関数を用いて設定された制約式の情報が出力される。例えば、評価関数の情報及び制約式の情報は、重み計算部110に入力される。また、評価関数の情報及び制約式の情報は、記憶部105に格納される。   (S116) Information on the evaluation function used in the determination in S113 and information on the constraint equation set using the evaluation function are output. For example, evaluation function information and constraint equation information are input to the weight calculation unit 110. Further, the evaluation function information and the constraint expression information are stored in the storage unit 105.

S116の処理が終わると、図10に示した一連の処理は終了する。
図11は、第2の実施の形態に係る最適化計算について処理の流れを示した図である。なお、図11に示した処理の流れは、図9に示したS107の処理に対応する。また、処理の開始前に、情報処理装置100には、パラメータ入力部101を介して係数群の数を示す情報が入力される。例えば、係数群の数はユーザにより設定される。
When the process of S116 ends, the series of processes shown in FIG. 10 ends.
FIG. 11 is a diagram illustrating a flow of processing for the optimization calculation according to the second embodiment. The process flow shown in FIG. 11 corresponds to the process of S107 shown in FIG. In addition, before the start of processing, information indicating the number of coefficient groups is input to the information processing apparatus 100 via the parameter input unit 101. For example, the number of coefficient groups is set by the user.

(S121)重み計算部110は、評価関数の各評価指標を仮に係数とみなす。
(S122)重み計算部110は、重みの組を計算するために用いる複数の係数群を生成する。例えば、重み計算部110は、各係数が−1から1の範囲に含まれる実数であるとし、実験計画法、ラテン超方格法、ランダムサンプリング法などを用いて複数の係数群を生成する。なお、重み計算部110は、パラメータ入力部101を介して入力された係数群の数を示す情報に従い、その情報が示す数の係数群を生成する。なお、S122の処理は、S121の処理と順序を入れ替えてもよい。
(S121) The weight calculator 110 considers each evaluation index of the evaluation function as a coefficient.
(S122) The weight calculation unit 110 generates a plurality of coefficient groups used to calculate a set of weights. For example, the weight calculation unit 110 assumes that each coefficient is a real number included in the range of −1 to 1, and generates a plurality of coefficient groups using an experimental design method, a Latin hypersquare method, a random sampling method, or the like. The weight calculation unit 110 generates the number of coefficient groups indicated by the information according to the information indicating the number of coefficient groups input via the parameter input unit 101. Note that the process of S122 may be replaced with the process of S121.

(S123)重み計算部110は、S122で生成した各係数群について、各係数の値を代入した評価関数の値が最小となる重みの組を計算する。例えば、重み計算部110は、線形計画法を用いて、全ての制約式に適合する重みの組であって評価関数を最小化する重みの組を計算する。S123の処理で得られた重みの組は、記憶部105に格納される。   (S123) The weight calculation unit 110 calculates, for each coefficient group generated in S122, a set of weights that minimizes the value of the evaluation function into which the value of each coefficient is substituted. For example, the weight calculation unit 110 uses a linear programming method to calculate a weight set that satisfies all constraint equations and minimizes the evaluation function. The set of weights obtained by the process of S123 is stored in the storage unit 105.

(S124)重み計算部110は、S122で生成した各係数群について、各係数の値を代入した評価関数の値が最大となる重みの組を計算する。例えば、重み計算部110は、線形計画法を用いて、全ての制約式に適合する重みの組であって評価関数を最大化する重みの組を計算する。S124の処理で得られた重みの組は、記憶部105に格納される。なお、S124の処理は、S123の処理と順序を入れ替えてもよい。   (S124) For each coefficient group generated in S122, the weight calculation unit 110 calculates a set of weights that maximizes the value of the evaluation function into which the value of each coefficient is substituted. For example, the weight calculation unit 110 uses a linear programming method to calculate a weight set that maximizes the evaluation function that is a set of weights that conforms to all constraint equations. The set of weights obtained by the process of S124 is stored in the storage unit 105. Note that the process of S124 may be replaced with the process of S123.

(S125)最適化計算部111は、S123及びS124の処理で得られた複数の重みの組を取得し、各重みの組について評価関数を最小化するパラメータを計算する。例えば、最適化計算部111は、Nelder-Mead法、Powell法、最急降下法、又は共役勾配法などの最適化アルゴリズムを利用してパラメータを計算する。   (S125) The optimization calculation unit 111 acquires a plurality of sets of weights obtained in the processes of S123 and S124, and calculates a parameter that minimizes the evaluation function for each set of weights. For example, the optimization calculation unit 111 calculates parameters using an optimization algorithm such as the Nelder-Mead method, the Powell method, the steepest descent method, or the conjugate gradient method.

(S126)最適化計算部111は、S125の処理で得られたパラメータ及びそのパラメータに対応する評価データを出力する。
S126の処理が終わると、図11に示した一連の処理は終了する。
(S126) The optimization calculation unit 111 outputs the parameter obtained by the process of S125 and the evaluation data corresponding to the parameter.
When the process of S126 ends, the series of processes shown in FIG. 11 ends.

図12は、複数の重みの組のそれぞれに対する適切なパラメータの計算方法について示した図である。
最適化計算部111は、ある係数群について評価関数の値を最小にする重みの組及び最大にする重みの組が得られた場合、パラメータを変化させながら繰り返しコンピュータシミュレーションを実行させ、その重みの組を用いた評価関数の値を最小化するパラメータを計算する。
FIG. 12 is a diagram showing an appropriate parameter calculation method for each of a plurality of weight sets.
When the weight set that minimizes the value of the evaluation function and the weight set that maximizes the value of the evaluation function are obtained for a certain coefficient group, the optimization calculation unit 111 repeatedly performs computer simulation while changing the parameter. The parameter that minimizes the value of the evaluation function using the tuple is calculated.

例えば、図12(A)に示すように、評価指標#1の重みWA及び評価指標#2の重みWBの組み合わせについて、評価関数を最小にする重みの組(最小値#1、最小値#2)、及び評価指標を最大にする重みの組(最大値#1、最大値#2)が得られたとする。但し、ある係数群について最小値#1と最大値#1とが対応し、他の係数群について最小値#2と最大値#2とが対応する。この場合、最大値#1に対して評価関数L1、最小値#1に対して評価関数L3、最大値#2に対して評価関数L2、最小値#2に対して評価関数L4が決まる。 For example, as shown in FIG. 12 (A), the evaluation index # for the combination of 1 weight W A and metrics # 2 of weight W B, a set of weights that minimizes the evaluation function (minimum # 1, the minimum value # 2) and a set of weights that maximize the evaluation index (maximum value # 1, maximum value # 2) are obtained. However, the minimum value # 1 and the maximum value # 1 correspond to a certain coefficient group, and the minimum value # 2 and the maximum value # 2 correspond to another coefficient group. In this case, evaluation with respect to the maximum value # 1 function L 1, the evaluation function L 3 for the minimum value # 1, evaluated against a maximum value # 2 function L 2, the evaluation function L 4 for the minimum value # 2 Is decided.

上記のようにして評価関数が決まると、最適化計算部111は、図12(B)に示すように、例えば、パラメータを変えながら評価関数L3を用いて評価データD11、D12、D13を順次計算し、評価関数L3の値を最小化する評価データD13を計算する。また、最適化計算部111は、パラメータを変えながら評価関数L1を用いて評価データD21、D22、D23を順次計算し、評価関数L1の値を最小化する評価データD23を計算する。 When the evaluation function is determined as described above, the optimization calculating unit 111 uses, for example, the evaluation data D 11 , D 12 , and D using the evaluation function L 3 while changing the parameters as shown in FIG. 13 is sequentially calculated, and evaluation data D 13 that minimizes the value of the evaluation function L 3 is calculated. Further, the optimization calculation unit 111 sequentially calculates the evaluation data D 21 , D 22 , and D 23 using the evaluation function L 1 while changing the parameters, and obtains the evaluation data D 23 that minimizes the value of the evaluation function L 1. calculate.

例えば、評価データD11、D12、D13の計算は、ちょうど、評価指標#1及び#2の値、及び評価関数の値を各座標軸とする空間にパラメータを変えながら評価データをプロットする計算に相当する。評価データD21、D22、D23の計算についても同様である。 For example, the calculation of the evaluation data D 11 , D 12 , and D 13 is a calculation that plots the evaluation data while changing the parameters in a space that uses the values of the evaluation indices # 1 and # 2 and the value of the evaluation function as coordinate axes. It corresponds to. The same applies to the calculation of the evaluation data D 21 , D 22 , D 23 .

また、パラメータを変えながら評価関数L2及びL4についても同様にして評価データを計算することができる。評価データD13及び評価データD23など、評価関数の値を最小化する評価データが得られると、例えば、適切な評価データの領域dを求めることができる。また、最適化計算部111は、評価データの領域dに基づいて適切なパラメータの範囲を計算することができる。 Further, the evaluation data can be calculated in the same manner for the evaluation functions L 2 and L 4 while changing the parameters. And evaluation data D 13 and the evaluation data D 23, the evaluation data is obtained that minimizes the value of the evaluation function can be obtained, for example, an area d of the appropriate evaluation data. In addition, the optimization calculation unit 111 can calculate an appropriate parameter range based on the evaluation data area d.

上記のような単目的最適化に基づく計算方法を適用することで、遺伝的アルゴリズムなどに基づく多目的最適化を行う場合に比べて少ない回数のコンピュータシミュレーションにより適切なパラメータを計算することが可能になる。   By applying a calculation method based on single-objective optimization as described above, it is possible to calculate appropriate parameters with fewer computer simulations compared to multi-objective optimization based on genetic algorithms, etc. .

図13は、第2の実施の形態に係るパラメータ計算について処理の流れを示した図である。なお、図13に示した処理の流れは、図11に示したS125の処理に対応する。また、図13に示した一連の処理は、各重みの組について実行される。また、処理の開始前に、情報処理装置100には、パラメータ入力部101を介して最大の繰り返し計算回数を示す情報が入力される。例えば、最大の繰り返し計算回数はユーザにより設定される。   FIG. 13 is a diagram showing a flow of processing for parameter calculation according to the second embodiment. The process flow shown in FIG. 13 corresponds to the process of S125 shown in FIG. Further, the series of processing shown in FIG. 13 is executed for each set of weights. Further, before starting the processing, information indicating the maximum number of repeated calculations is input to the information processing apparatus 100 via the parameter input unit 101. For example, the maximum number of repeated calculations is set by the user.

(S131)最適化計算部111は、パラメータ及び評価データを取得する。例えば、最適化計算部111は、記憶部105に格納されているパラメータ及び評価データを取得する。また、最適化計算部111は、取得したパラメータ及び評価データを計算用データリストに追加する。   (S131) The optimization calculation unit 111 acquires parameters and evaluation data. For example, the optimization calculation unit 111 acquires parameters and evaluation data stored in the storage unit 105. In addition, the optimization calculation unit 111 adds the acquired parameters and evaluation data to the calculation data list.

(S132)最適化計算部111は、計算用データリストに含まれるパラメータ及び評価データに基づき、評価関数の値を最小化する可能性の高いパラメータ(パラメータの候補)を計算する。例えば、最適化計算部111は、計算用データリストに含まれる各評価データを用いて評価関数の値を計算し、パラメータと評価関数の値との関係を表す近似式を計算する。また、最適化計算部111は、計算した近似式が最小となるパラメータの値を計算し、計算した値をパラメータの候補に設定する。   (S132) The optimization calculation unit 111 calculates parameters (parameter candidates) that are highly likely to minimize the value of the evaluation function, based on the parameters and the evaluation data included in the calculation data list. For example, the optimization calculation unit 111 calculates the value of the evaluation function using each evaluation data included in the calculation data list, and calculates an approximate expression representing the relationship between the parameter and the value of the evaluation function. In addition, the optimization calculation unit 111 calculates a parameter value that minimizes the calculated approximate expression, and sets the calculated value as a parameter candidate.

(S133)最適化計算部111は、シミュレーション実行部102にパラメータの候補を入力してコンピュータシミュレーションを実行させ、パラメータの候補に対応する評価データを計算させる。シミュレーション実行部102により計算された評価データは、例えば、記憶部105に格納され、最適化計算部111により読み出される。   (S133) The optimization calculation unit 111 inputs a parameter candidate to the simulation execution unit 102 to execute computer simulation, and calculates evaluation data corresponding to the parameter candidate. The evaluation data calculated by the simulation execution unit 102 is stored in, for example, the storage unit 105 and read by the optimization calculation unit 111.

(S134)最適化計算部111は、シミュレーション実行部102により計算された評価データ及びこの評価データに対応するパラメータを計算用データリストに追加する。
(S135)最適化計算部111は、S132〜S134の処理を実行した回数が最大の繰り返し計算回数に達したか否かを判定する。S132〜S134の処理を実行した回数が最大の繰り返し計算回数に達した場合、処理はS136に進む。一方、S132〜S134の処理を実行した回数が最大の繰り返し計算回数に達していない場合、処理はS132に進む。
(S134) The optimization calculation unit 111 adds the evaluation data calculated by the simulation execution unit 102 and the parameters corresponding to the evaluation data to the calculation data list.
(S135) The optimization calculation unit 111 determines whether the number of executions of the processing of S132 to S134 has reached the maximum number of iterations. When the number of executions of the processes of S132 to S134 reaches the maximum number of repeated calculations, the process proceeds to S136. On the other hand, if the number of executions of the processes of S132 to S134 has not reached the maximum number of repeated calculations, the process proceeds to S132.

(S136)最適化計算部111は、最後に計算用データリストに追加されたパラメータ及びこのパラメータに対応する評価データを出力する。例えば、最適化計算部111は、パラメータ及び評価データを記憶部105に格納する。   (S136) The optimization calculation unit 111 outputs the parameter last added to the calculation data list and the evaluation data corresponding to this parameter. For example, the optimization calculation unit 111 stores parameters and evaluation data in the storage unit 105.

S136の処理が終わると、図13に示した一連の処理は終了する。
ところで、図11に示した処理の流れは、図14に示すような処理の流れに置き換えることが可能である。
When the process of S136 ends, the series of processes shown in FIG. 13 ends.
By the way, the processing flow shown in FIG. 11 can be replaced with the processing flow shown in FIG.

図14は、第2の実施の形態の一変形例に係る最適化計算について処理の流れを示した図である。なお、図14に示した処理の流れは、図9に示したS107の処理に対応する。また、処理の開始前に、情報処理装置100には、パラメータ入力部101を介して重みの候補の数を示す情報が入力される。例えば、重みの候補の数はユーザにより設定される。   FIG. 14 is a diagram illustrating a flow of processing for optimization calculation according to a modification of the second embodiment. The process flow shown in FIG. 14 corresponds to the process of S107 shown in FIG. Further, before starting the process, information indicating the number of weight candidates is input to the information processing apparatus 100 via the parameter input unit 101. For example, the number of weight candidates is set by the user.

(S141)重み計算部110は、制約式に適合する条件の下で各重みの最小値を計算する。
(S142)重み計算部110は、制約式に適合する条件の下で各重みの最大値を計算する。なお、S142の処理は、S141の処理と順序を入れ替えてもよい。
(S141) The weight calculation unit 110 calculates the minimum value of each weight under conditions that match the constraint equation.
(S142) The weight calculation unit 110 calculates the maximum value of each weight under conditions that match the constraint equation. Note that the process of S142 may be replaced with the process of S141.

(S143)重み計算部110は、各重みの最大値及び最小値で規定される各重みの範囲内で重みの候補の数だけ各重みを選択し、複数の重みの組の候補を生成する。例えば、重み計算部110は、実験計画法、ラテン超方格法、又はランダムサンプリング法などを用いて複数の重みの組を生成する。   (S143) The weight calculator 110 selects each weight by the number of weight candidates within each weight range defined by the maximum value and the minimum value of each weight, and generates a plurality of weight set candidates. For example, the weight calculation unit 110 generates a plurality of sets of weights using an experimental design method, a Latin hypersquare method, a random sampling method, or the like.

(S144)重み計算部110は、S143の処理で生成された複数の重みの組の中から、全ての制約式に適合する重みの組を抽出する。
(S145)最適化計算部111は、S144の処理で抽出された複数の重みの組を取得し、各重みの組について評価関数を最小化するパラメータを計算する。例えば、最適化計算部111は、Nelder-Mead法、Powell法、最急降下法、又は共役勾配法などの最適化アルゴリズムを利用してパラメータを計算する。なお、S145の処理は、図11に示したS125の処理と同じである。
(S144) The weight calculation unit 110 extracts a set of weights that match all the constraint equations from the plurality of sets of weights generated in the process of S143.
(S145) The optimization calculation unit 111 acquires a plurality of sets of weights extracted in the process of S144, and calculates a parameter that minimizes the evaluation function for each set of weights. For example, the optimization calculation unit 111 calculates parameters using an optimization algorithm such as the Nelder-Mead method, the Powell method, the steepest descent method, or the conjugate gradient method. Note that the processing in S145 is the same as the processing in S125 shown in FIG.

(S146)最適化計算部111は、S145の処理で得られたパラメータ及びそのパラメータに対応する評価データを出力する。
S146の処理が終わると、図14に示した一連の処理は終了する。
(S146) The optimization calculation unit 111 outputs the parameter obtained by the process of S145 and evaluation data corresponding to the parameter.
When the process of S146 ends, the series of processes shown in FIG. 14 ends.

なお、図11に示した最適化計算によれば、適切な重みの範囲が非線形でも妥当な重みを計算することができる。また、図14に示した最適化計算によれば、重みの数が多くても計算精度の低下が生じにくくなる。また、図14に示した最適化計算によれば、ユーザによる指示が計算結果に与える影響を小さくすることができる。   In addition, according to the optimization calculation shown in FIG. 11, even if the range of an appropriate weight is non-linear, an appropriate weight can be calculated. Further, according to the optimization calculation shown in FIG. 14, even if the number of weights is large, it is difficult for the calculation accuracy to decrease. Further, according to the optimization calculation shown in FIG. 14, it is possible to reduce the influence of the instruction from the user on the calculation result.

以上、第2の実施の形態について説明した。第2の実施の形態によれば、制約式に適合する重みの組が存在する場合には重みの組が計算され、制約式に適合する重みの組が存在しない場合には評価関数が変更される。そのため、制約式に適合する重みの組が存在しないのに重みの組を探索し続けるといった無駄な計算が行われず、制約式に適合する重みの組を効率的に計算することが可能になる。   The second embodiment has been described above. According to the second embodiment, the weight set is calculated when there is a weight set that matches the constraint equation, and the evaluation function is changed when there is no weight set that matches the constraint equation. The For this reason, useless calculation such as continuing to search for a weight set when there is no weight set that matches the constraint equation is not performed, and it is possible to efficiently calculate a weight set that matches the constraint equation.

また、評価データの優劣に関するユーザの変更操作を受け付け、その変更後の優劣に基づく制約式を用いて重みの組が計算されるため、ユーザの意向を反映した重みの組が得られる。また、数式処理及び線形計画法を利用して複数の重みの組を計算し、それら複数の重みの組を用いて評価関数の値を最小化するパラメータの値を計算する。そのため、適切なパラメータを計算するために要するコンピュータシミュレーションの実行回数を低減することができる。その結果、パラメータの最適化にかかる演算負荷を低く抑えることが可能になる。   In addition, since the user's change operation regarding superiority or inferiority of the evaluation data is accepted and the weight set is calculated using the constraint equation based on the superiority or inferiority after the change, the weight set reflecting the user's intention is obtained. Also, a plurality of weight sets are calculated using mathematical processing and linear programming, and a parameter value that minimizes the value of the evaluation function is calculated using the plurality of weight sets. Therefore, it is possible to reduce the number of computer simulations that are required to calculate appropriate parameters. As a result, it is possible to keep the calculation load required for parameter optimization low.

ところで、上記の説明においては、コンピュータシミュレーションを含む全ての処理を情報処理装置100が実行することを想定していたが、コンピュータシミュレーションを情報処理装置100とは異なる他の情報処理装置に実行させてもよい。この場合、情報処理装置100は、他の情報処理装置から入力されたコンピュータシミュレーションの結果を利用して適切なパラメータを計算する。このような変形例についても第2の実施の形態に含まれる。   By the way, in the above description, it is assumed that the information processing apparatus 100 executes all the processes including the computer simulation, but the computer simulation is executed by another information processing apparatus different from the information processing apparatus 100. Also good. In this case, the information processing apparatus 100 calculates an appropriate parameter using a result of computer simulation input from another information processing apparatus. Such a modification is also included in the second embodiment.

また、以下のような変形例についても第2の実施の形態に含まれる。
例えば、制約式の数が多すぎると全ての制約式に適合する重みの組が得られない可能性がある一方、制約式の数が少なすぎても十分な計算精度を得られないことがある。そこで、適当な数の制約式が得られるように、制約式の生成に用いる評価データの数を調整する方法を一変形例として提案する。
The following modifications are also included in the second embodiment.
For example, if there are too many constraint expressions, a set of weights that match all the constraint expressions may not be obtained, but if the number of constraint expressions is too small, sufficient calculation accuracy may not be obtained. . In view of this, a method for adjusting the number of evaluation data used for generating constraint expressions so as to obtain an appropriate number of constraint expressions is proposed as a modified example.

また、数式処理を用いて、全ての制約式に適合する重みの組が存在するか否かを判定する際に、数式処理の演算が適当な時間内に終わらない場合も想定される。そこで、数式処理の演算が一定時間内に終わらない場合には、数式処理の演算を中止し、演算の対象となる制約式の数を減らして数式処理の演算を再実行する方法を一変形例として提案する。   Further, when it is determined whether or not there is a set of weights that match all the constraint expressions using mathematical expression processing, it may be assumed that the mathematical expression processing operation does not end within an appropriate time. Therefore, if the calculation of the mathematical expression processing does not end within a certain time, the method of stopping the mathematical expression processing, reducing the number of constraint expressions subject to the calculation, and re-executing the mathematical expression calculation is a variation. Propose as.

また、上記の説明においては、全ての制約式に適合する重みの組が存在しない場合に、評価関数の次数を上げて制約式を再生成する方法を提案したが、例えば、数式処理を用いて阻害要因になっている制約式を推定し、その制約式を除外する方法も考えられる。この方法によれば、制約式の数が多すぎて全ての制約式に適合する重みの組が得られない場合に、評価関数の組を得られなくする要因を効率的に取り除くことが可能になる。また、評価関数の次数を上げずに全ての制約式に適合する重みの組が得られやすくなる。   In the above description, when there is no set of weights that match all the constraint equations, a method of increasing the order of the evaluation function and regenerating the constraint equation has been proposed. It is also conceivable to estimate a constraint equation that is an impediment factor and to exclude the constraint equation. According to this method, when there are too many constraint expressions and a set of weights that match all the constraint expressions cannot be obtained, it is possible to efficiently remove factors that make it impossible to obtain a set of evaluation functions. Become. In addition, it is easy to obtain a set of weights that match all constraint equations without increasing the order of the evaluation function.

また、上記の説明においては、適切なパラメータの計算に際して、コンピュータシミュレーションにより評価データを計算する処理及びその評価データと重みの組とを用いて評価関数の値を計算する処理を繰り返し実行して適切なパラメータを決定する方法を提案した。但し、この方法に代えて、例えば、評価指標の値とパラメータとの関係を示す単目的の評価関数を評価指標毎に計算し、複数の単目的の評価関数を重み付けした関数を求め、その関数を対象に数式処理を実行して適切なパラメータを決定する方法を採用してもよい。この方法によれば、コンピュータシミュレーションの実行回数を減らすことができる。   In the above description, when calculating the appropriate parameters, the process of calculating the evaluation data by computer simulation and the process of calculating the value of the evaluation function using the evaluation data and the set of weights are repeatedly executed. A method to determine the correct parameters was proposed. However, instead of this method, for example, a single-purpose evaluation function indicating the relationship between the value of the evaluation index and the parameter is calculated for each evaluation index, and a function obtained by weighting a plurality of single-purpose evaluation functions is obtained. A method may be employed in which an appropriate parameter is determined by executing mathematical expression processing on the subject. According to this method, the number of executions of computer simulation can be reduced.

また、適切なパラメータの計算に際して、上述したコンピュータシミュレーションの繰り返し実行に基づく適切なパラメータの決定方法と、上述した数式処理に基づく適切なパラメータの決定方法とを組み合わせて用いる方法も考えられる。例えば、数式処理に基づく適切なパラメータの決定方法を実行し、この方法では適切なパラメータが得られなかった場合に、コンピュータシミュレーションの繰り返し実行に基づく適切なパラメータの決定方法を実行する方法などが考えられる。この方法によれば、コンピュータシミュレーションの繰り返し実行に基づく適切なパラメータの決定方法だけを用いる場合に比べ、コンピュータシミュレーションの実行回数を減らすことができる。   In addition, when calculating an appropriate parameter, a method using a combination of the above-described method for determining an appropriate parameter based on repeated execution of computer simulation and the above-described method for determining an appropriate parameter based on mathematical expression processing may be considered. For example, a method for executing an appropriate parameter determination method based on repeated execution of a computer simulation when an appropriate parameter determination method based on mathematical expression processing is executed and an appropriate parameter cannot be obtained by this method is considered. It is done. According to this method, the number of executions of computer simulation can be reduced as compared with a case where only an appropriate parameter determination method based on repeated execution of computer simulation is used.

[第3の実施の形態]
次に、第3の実施の形態について説明する。
図15は、第3の実施の形態に係る情報処理装置の例を示した図である。図15に示すように、情報処理装置200は、パラメータ入力部201、シミュレーション実行部202、優劣判定部203、判定結果出力部204、記憶部205、及び優劣情報入力部206を有する。また、情報処理装置200は、制約式生成部207、数式処理部208、評価関数生成部209、重み計算部210、最適化計算部211、及び優劣レベル計算部212を有する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described.
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of an information processing device according to the third embodiment. As illustrated in FIG. 15, the information processing apparatus 200 includes a parameter input unit 201, a simulation execution unit 202, an dominance determination unit 203, a determination result output unit 204, a storage unit 205, and an dominance information input unit 206. The information processing apparatus 200 includes a constraint expression generation unit 207, a mathematical expression processing unit 208, an evaluation function generation unit 209, a weight calculation unit 210, an optimization calculation unit 211, and a superiority / inferiority level calculation unit 212.

なお、情報処理装置200は、第2の実施の形態に係る情報処理装置100と同じハードウェアを用いて実現できる。また、パラメータ入力部201、シミュレーション実行部202、優劣判定部203、判定結果出力部204、優劣情報入力部206は、CPU901が実行するプログラムのモジュールとして実現できる。また、パラメータ入力部201、シミュレーション実行部202、優劣判定部203、判定結果出力部204、優劣情報入力部206が有する機能の一部又は全部をソフトウェアではなく電子回路として実現することも可能である。   The information processing apparatus 200 can be realized using the same hardware as the information processing apparatus 100 according to the second embodiment. Further, the parameter input unit 201, the simulation execution unit 202, the superiority / inferiority determination unit 203, the determination result output unit 204, and the superiority / inferiority information input unit 206 can be realized as modules of a program executed by the CPU 901. Further, some or all of the functions of the parameter input unit 201, the simulation execution unit 202, the superiority / inferiority determination unit 203, the determination result output unit 204, and the superiority / inferiority information input unit 206 can be realized as an electronic circuit instead of software. .

また、制約式生成部207、数式処理部208、評価関数生成部209、重み計算部210、最適化計算部211、及び優劣レベル計算部212は、CPU901が実行するプログラムのモジュールとして実現できる。また、制約式生成部207、数式処理部208、評価関数生成部209、重み計算部210、最適化計算部211、及び優劣レベル計算部212が有する機能の一部又は全部をソフトウェアではなく電子回路として実現することも可能である。また、記憶部205は、RAM902やHDD903に確保された記憶領域である。   Further, the constraint expression generation unit 207, the mathematical expression processing unit 208, the evaluation function generation unit 209, the weight calculation unit 210, the optimization calculation unit 211, and the superiority / inferiority level calculation unit 212 can be realized as modules of programs executed by the CPU 901. In addition, some or all of the functions of the constraint expression generation unit 207, the mathematical expression processing unit 208, the evaluation function generation unit 209, the weight calculation unit 210, the optimization calculation unit 211, and the superiority level calculation unit 212 are not software, but an electronic circuit It is also possible to realize. The storage unit 205 is a storage area secured in the RAM 902 or the HDD 903.

但し、パラメータ入力部201、シミュレーション実行部202、優劣判定部203、及び判定結果出力部204は、それぞれ第2の実施の形態に係るパラメータ入力部101、シミュレーション実行部102、優劣判定部103、及び判定結果出力部104と実質的に同じ処理を実行する。また、優劣情報入力部206、評価関数生成部209、重み計算部210、及び最適化計算部211は、それぞれ第2の実施の形態に係る優劣情報入力部106、評価関数生成部109、重み計算部110、及び最適化計算部111と実質的に同じ処理を実行する。   However, the parameter input unit 201, the simulation execution unit 202, the superiority / inferiority determination unit 203, and the determination result output unit 204 are the parameter input unit 101, the simulation execution unit 102, the superiority / inferiority determination unit 103 according to the second embodiment, and The substantially same process as the determination result output unit 104 is executed. Also, the superiority / inferiority information input unit 206, the evaluation function generation unit 209, the weight calculation unit 210, and the optimization calculation unit 211 are respectively the superiority / inferiority information input unit 106, the evaluation function generation unit 109, and the weight calculation according to the second embodiment. Unit 110 and optimization calculation unit 111 execute substantially the same processing.

従って、第2の実施の形態と実質的に同じ事項については説明を省略し、第2の実施の形態と相違する事項を中心に説明を行う。以下、主に、制約式生成部207、数式処理部208、及び優劣レベル計算部212について説明する。   Therefore, description of substantially the same items as those of the second embodiment will be omitted, and description will be made focusing on items that are different from those of the second embodiment. Hereinafter, the constraint expression generation unit 207, the mathematical expression processing unit 208, and the superiority / inferiority level calculation unit 212 will be mainly described.

優劣レベル計算部212は、少なくとも2つの評価データの間の関係に基づいて各評価データが他の評価データに対して優劣する度合いを計算する。例えば、優劣レベル計算部212は、ある一の評価データよりも良い他の評価データがm個存在するとき、その一の評価データに対する優劣レベルをmに設定する。優劣レベル計算部212は、全ての劣った評価データを対象に各評価データの優劣レベルを算出する。また、優劣レベル計算部212は、算出した各評価データの優劣レベルを記憶部205に格納する。   The superiority / inferiority level calculation unit 212 calculates the degree to which each evaluation data is superior to other evaluation data based on the relationship between at least two evaluation data. For example, when there are m other evaluation data better than a certain evaluation data, the superiority / inferiority level calculation unit 212 sets the superiority / inferiority level for the one evaluation data to m. The superiority / inferiority level calculation unit 212 calculates the superiority / inferiority level of each evaluation data for all inferior evaluation data. In addition, the superiority / inferiority level calculation unit 212 stores the calculated superiority / inferiority level of each evaluation data in the storage unit 205.

上記の優劣レベルを用いると、各評価データに対する優劣の度合いを定量的に扱うことが可能になる。また、優劣レベルがm1の評価データ群、優劣レベルがm2の評価データ群、優劣レベルがm1以上の評価データ群などと、優劣レベルに基づいて評価データを分類することが可能になる。また、優劣レベルに基づいて評価データを分類すると、分類した評価データ群毎に制約式を生成することが可能になる。 When the above superiority / inferiority level is used, the degree of superiority or inferiority for each evaluation data can be handled quantitatively. Moreover, it becomes possible to classify the evaluation data based on the superiority / inferiority level, such as an evaluation data group with superiority level m 1, an evaluation data group with superiority level m 2, an evaluation data group with superiority level m 1 or higher. . Further, when the evaluation data is classified based on the superiority / inferiority level, a constraint expression can be generated for each classified evaluation data group.

例えば、制約式生成部207は、優劣レベルがm0の評価データ群に含まれる各評価データと各優れた評価データとの間の関係を表現した制約式を生成する。但し、m0は、最大の優劣レベル又はユーザが事前に設定した優劣レベルの初期値であるとする。 For example, the constraint expression generation unit 207 generates a constraint expression that expresses the relationship between each evaluation data included in the evaluation data group having the superiority / inferiority level m 0 and each excellent evaluation data. However, m 0 is the initial value of the maximum superiority level or the superiority level set by the user in advance.

数式処理部208は、数式処理により、制約式生成部207によって生成された全ての制約式に適合する重みの組が存在するか否かを判定する。数式処理部208による判定の結果は、制約式生成部207及び評価関数生成部209に通知される。全ての制約式に適合する重みの組が存在しない場合、制約式生成部207は、評価関数生成部209に新たな評価関数を生成させる。例えば、評価関数生成部209は、元の評価関数よりも次数の高い新たな評価関数を生成し、制約式生成部207に入力する。   The mathematical expression processing unit 208 determines whether or not there is a set of weights that matches all the constraint expressions generated by the constraint expression generation unit 207 by mathematical expression processing. The result of determination by the mathematical expression processing unit 208 is notified to the constraint expression generation unit 207 and the evaluation function generation unit 209. When there is no set of weights that match all the constraint expressions, the constraint expression generation unit 207 causes the evaluation function generation unit 209 to generate a new evaluation function. For example, the evaluation function generation unit 209 generates a new evaluation function having a higher order than the original evaluation function, and inputs the new evaluation function to the constraint expression generation unit 207.

新たな評価関数が入力された制約式生成部207は、優劣レベルがm0の評価データ群に含まれる各評価データと各優れた評価データとの間の関係を表現した制約式を生成する。また、数式処理部208は、数式処理により、制約式生成部207によって生成された全ての制約式に適合する重みの組が存在するか否かを判定する。このように、全ての制約式に適合する重みの組が存在するまで、評価関数を変更しながら、制約式の更新処理、及び全ての制約式に適合する重みの組の有無を判定する判定処理が繰り返し実行される。 The constraint expression generation unit 207 to which a new evaluation function has been input generates a constraint expression that expresses the relationship between each evaluation data included in the evaluation data group having the superiority level m 0 and each excellent evaluation data. In addition, the mathematical expression processing unit 208 determines whether there is a set of weights that matches all the constraint expressions generated by the constraint expression generation unit 207 by mathematical expression processing. In this way, while changing the evaluation function until there is a set of weights that match all the constraint expressions, the update process of the constraint expressions and the determination process that determines the presence or absence of a weight set that matches all the constraint expressions Is repeatedly executed.

一方、全ての制約式に適合する重みの組が存在する場合、制約式生成部207は、重みの計算に用いる制約式の組み合わせを変更する。例えば、制約式生成部207は、優劣レベルがm1の評価データ群に含まれる各評価データと各優れた評価データとの間の関係を表現した制約式を追加する。但し、m1は、m0よりも小さい値であるとする。例えば、m1は、m0−1であるとする。制約式の組み合わせが変更された場合、数式処理部208は、数式処理により、制約式生成部207によって生成された全ての制約式に適合する重みの組が存在するか否かを再び判定する。 On the other hand, when there is a set of weights that matches all the constraint equations, the constraint equation generation unit 207 changes the combination of constraint equations used for weight calculation. For example, the constraint expression generation unit 207 adds a constraint expression that expresses the relationship between each evaluation data included in the evaluation data group with the superiority level m 1 and each excellent evaluation data. However, m 1 is a value smaller than m 0 . For example, assume that m 1 is m 0 −1. When the combination of constraint expressions is changed, the mathematical expression processing unit 208 determines again whether or not there is a weight set that matches all the constraint expressions generated by the constraint expression generation unit 207 by mathematical expression processing.

全ての制約式に適合する重みの組が存在する場合、制約式生成部207は、重みの計算に用いる制約式の組み合わせを変更する。例えば、制約式生成部207は、優劣レベルがm2の評価データ群に含まれる各評価データと各優れた評価データとの間の関係を表現した制約式を追加する。但し、m2は、m1よりも小さい値であるとする。例えば、m2は、m1−1であるとする。制約式の組み合わせが変更された場合、数式処理部208は、数式処理により、制約式生成部207によって生成された全ての制約式に適合する重みの組が存在するか否かを再び判定する。 When there is a set of weights that matches all the constraint equations, the constraint equation generation unit 207 changes the combination of constraint equations used for weight calculation. For example, the constraint expression generation unit 207 adds a constraint expression that expresses the relationship between each evaluation data included in the evaluation data group with the superiority level m 2 and each excellent evaluation data. However, m 2 is assumed to be a value smaller than m 1. For example, m 2 is assumed to be m 1 −1. When the combination of constraint expressions is changed, the mathematical expression processing unit 208 determines again whether or not there is a weight set that matches all the constraint expressions generated by the constraint expression generation unit 207 by mathematical expression processing.

制約式生成部207及び数式処理部208は、全ての制約式に適合する重みの組が存在しないと判定されるまで、上記のような制約式の追加及び数式処理による判定を繰り返し実行する。全ての制約式に適合する重みの組が存在しないと判定された場合、制約式生成部207は、全ての制約式に適合する重みの組が存在すると判定された時点における制約式及び評価関数の情報を重み計算部210に入力する。また、制約式生成部207は、その制約式及び評価関数の情報を記憶部205に格納する。   The constraint expression generation unit 207 and the formula processing unit 208 repeatedly execute the addition of the constraint formula and the determination by the formula processing as described above until it is determined that there is no weight set that matches all the constraint formulas. When it is determined that there is no weight set that matches all the constraint expressions, the constraint expression generation unit 207 determines the constraint expressions and evaluation functions at the time when it is determined that there exists a weight set that matches all the constraint expressions. Information is input to the weight calculator 210. Further, the constraint expression generation unit 207 stores the constraint expression and the evaluation function information in the storage unit 205.

上記の繰り返し処理により、重みの組が得られる制約式の組み合わせ及び評価関数が決まる。上記のように、第3の実施の形態に係る制約式生成部207は、制約式を生成する際に最初から全ての劣った評価データを対象とすることはせず、制約式に適合する重みの組が得られやすい評価データ群を選択して制約式を生成する。この方法によれば、第2の実施の形態に係る制約式の生成方法に比べ、評価関数の次数を低く抑えることができる。   By the above iterative process, a combination of constraint expressions and an evaluation function from which a set of weights is obtained are determined. As described above, the constraint equation generation unit 207 according to the third embodiment does not target all inferior evaluation data from the beginning when generating a constraint equation, and weights that conform to the constraint equation A constraint equation is generated by selecting an evaluation data group that can easily obtain a set of. According to this method, the order of the evaluation function can be kept low as compared with the constraint equation generation method according to the second embodiment.

以上、第3の実施の形態に係る情報処理装置200の例について説明した。情報処理装置200によれば、制約式に適合する重みの組が存在する場合に重みの組が計算され、制約式に適合する重みの組が存在しない場合には制約式が変更される。そのため、制約式に適合する重みの組が存在しないのに重みの組を探索し続けるといった無駄な計算が行われず、制約式に適合する重みの組を効率的に計算することが可能になる。また、ユーザの意向を反映した重みの組が計算される。また、評価関数の次数を低く抑えることができるため、数式処理、重み計算、及び最適化計算の負荷を低減することができる。   Heretofore, an example of the information processing apparatus 200 according to the third embodiment has been described. According to the information processing apparatus 200, a weight set is calculated when there is a weight set that conforms to the constraint equation, and the constraint equation is changed when there is no weight set that conforms to the constraint equation. For this reason, useless calculation such as continuing to search for a weight set when there is no weight set that matches the constraint equation is not performed, and it is possible to efficiently calculate a weight set that matches the constraint equation. In addition, a set of weights reflecting the user's intention is calculated. In addition, since the order of the evaluation function can be kept low, it is possible to reduce the load of mathematical expression processing, weight calculation, and optimization calculation.

また、情報処理装置200によれば、数式処理及び線形計画法を利用して複数の重みの組が計算され、それら複数の重みの組を用いて評価関数の値を最小化するパラメータの値が計算される。複数の重みの組を計算する際、複数の評価データを得るためにコンピュータシミュレーションが実行されるが、当該評価関数の値を最小化するパラメータの計算は単目的最適化に他ならず、多目的最適化を行う場合に比べてコンピュータシミュレーションの実行回数を低く抑えられる。その結果、パラメータの最適化にかかる演算負荷を低く抑えることが可能になる。   Also, according to the information processing apparatus 200, a plurality of weight sets are calculated using mathematical formula processing and linear programming, and parameter values that minimize the value of the evaluation function using the plurality of weight sets are obtained. Calculated. When calculating multiple sets of weights, computer simulation is performed to obtain multiple evaluation data, but the calculation of the parameter that minimizes the value of the evaluation function is nothing but single-objective optimization. The number of computer simulation executions can be kept low compared to the case of computerization. As a result, it is possible to keep the calculation load required for parameter optimization low.

以下、互いにトレードオフの関係にある2つの評価指標(評価指標#1、評価指標#2)を考え、情報処理装置200による処理について更に説明する。なお、評価指標の値は小さいほど良いとする。   Hereinafter, considering the two evaluation indices (evaluation index # 1 and evaluation index # 2) that are in a trade-off relationship with each other, the processing by the information processing apparatus 200 will be further described. Note that the smaller the value of the evaluation index, the better.

図16は、第3の実施の形態に係る優劣の定量化方法について説明した図である。図16(A)の例では、評価データD11よりも良い他の評価データ(黒丸)は1つ存在する。そのため、評価データD11の優劣レベルは1となる。また、図16(B)の例では、評価データD12よりも良い他の評価データ(黒丸)は5つ存在する。そのため、評価データD12の優劣レベルは5となる。 FIG. 16 is a diagram for explaining a superior / inferior quantification method according to the third embodiment. In the example of FIG. 16 (A), the other evaluation data (solid circles) better than the evaluation data D 11 is present one. Therefore, the superiority / inferiority level of the evaluation data D 11 is 1. Further, in the example of FIG. 16 (B), the other evaluation data (solid circles) better than the evaluation data D 12 is present five. Therefore, superiority levels of evaluation data D 12 is 5.

図16に示すように、優劣レベルを用いることで、各評価データの優劣の度合いを定量化することができる。また、優劣レベルがm1の評価データ群、優劣レベルがm2の評価データ群、優劣レベルがm1以上の評価データ群などと、優劣レベルに基づいて評価データを分類することが可能になる。また、優劣レベルに基づいて評価データを分類すると、分類した評価データ群毎に制約式を生成することが可能になる。 As shown in FIG. 16, by using the superiority / inferiority level, the degree of superiority or inferiority of each evaluation data can be quantified. Moreover, it becomes possible to classify the evaluation data based on the superiority / inferiority level, such as an evaluation data group with superiority level m 1, an evaluation data group with superiority level m 2, an evaluation data group with superiority level m 1 or higher. . Further, when the evaluation data is classified based on the superiority / inferiority level, a constraint expression can be generated for each classified evaluation data group.

以下、情報処理装置200による処理の流れについて説明する。
図17は、第3の実施の形態に係る情報処理装置による処理の流れを示した図である。なお、処理の開始前に、情報処理装置200には、パラメータ入力部201を介して複数のパラメータが入力されている。入力されるパラメータの数及び各パラメータの数値範囲は、ユーザにより設定される。また、各パラメータは、例えば、実験計画法、ラテン超方格法、又はランダムサンプリング法などを用いて生成される。
Hereinafter, the flow of processing by the information processing apparatus 200 will be described.
FIG. 17 is a diagram illustrating a flow of processing performed by the information processing apparatus according to the third embodiment. Note that a plurality of parameters are input to the information processing apparatus 200 via the parameter input unit 201 before the processing is started. The number of input parameters and the numerical range of each parameter are set by the user. Each parameter is generated using, for example, an experimental design method, a Latin hypersquare method, or a random sampling method.

(S201)シミュレーション実行部202は、各パラメータについてコンピュータシミュレーションを実行し、それぞれ複数の評価指標の値を含む複数の評価データを算出する。各パラメータ及び各評価データは記憶部205に格納される。   (S201) The simulation execution unit 202 executes a computer simulation for each parameter, and calculates a plurality of evaluation data each including a plurality of evaluation index values. Each parameter and each evaluation data are stored in the storage unit 205.

(S202)優劣判定部203は、記憶部205に格納された各評価データの優劣を判定する。例えば、少なくとも1つの評価指標について、ある一の評価データが他の評価データよりも良い値を有する場合、一の評価データは、他の評価データよりも良いとする。また、優劣判定部203は、ある一の評価データが他の全ての評価データよりも良い場合、その一の評価データを優れた評価データであると判定する。また、優劣判定部203は、優れた評価データ以外の評価データを劣った評価データであると判定する。   (S202) The superiority / inferiority determination unit 203 determines the superiority or inferiority of each evaluation data stored in the storage unit 205. For example, when one evaluation data has a better value than other evaluation data for at least one evaluation index, it is assumed that the one evaluation data is better than the other evaluation data. Moreover, when one certain evaluation data is better than all the other evaluation data, the superiority / inferiority determination unit 203 determines that the one evaluation data is excellent evaluation data. Moreover, the superiority / inferiority determination unit 203 determines that evaluation data other than excellent evaluation data is inferior evaluation data.

(S203)判定結果出力部204は、優劣判定部203による判定の結果をユーザに提示する。例えば、判定結果出力部204は、各評価データに含まれる情報と、各評価データに対する判定の結果とを対応付けた表をユーザに提示してもよい。また、判定結果出力部204は、判定の結果に応じて表現が異なるように複数の評価データをグラフ上にプロットした画像をユーザに提示してもよい。   (S203) The determination result output unit 204 presents the result of determination by the superiority / inferiority determination unit 203 to the user. For example, the determination result output unit 204 may present to the user a table in which information included in each evaluation data is associated with a determination result for each evaluation data. Further, the determination result output unit 204 may present to the user an image obtained by plotting a plurality of evaluation data on a graph so that the expression varies depending on the determination result.

(S204)優劣情報入力部206は、ユーザにより評価データの優劣が変更されたか否かを判定する。ユーザが評価データの優劣を変更した場合、処理はS205に進む。一方、ユーザが評価データの優劣を変更しない場合、処理はS206に進む。   (S204) The superiority / inferiority information input unit 206 determines whether the superiority or inferiority of the evaluation data has been changed by the user. If the user changes the superiority or inferiority of the evaluation data, the process proceeds to S205. On the other hand, when the user does not change the superiority or inferiority of the evaluation data, the process proceeds to S206.

(S205)優劣情報入力部206は、ユーザにより変更された評価データの優劣を示す情報を記憶部205に格納する。ユーザにより変更された評価データの優劣を示す情報が記憶部205に格納されると、処理はS206に進む。   (S205) The superiority / inferiority information input unit 206 stores information indicating superiority or inferiority of the evaluation data changed by the user in the storage unit 205. When information indicating superiority or inferiority of the evaluation data changed by the user is stored in the storage unit 205, the process proceeds to S206.

(S206)優劣レベル計算部212は、少なくとも2つの評価データの間の関係に基づいて各評価データが他の評価データに対して優劣する度合いを計算する。例えば、優劣レベル計算部212は、ある一の評価データよりも良い他の評価データがm個存在するとき、その一の評価データに対する優劣レベルをmに設定する。優劣レベル計算部212は、全ての劣った評価データを対象に各評価データの優劣レベルを算出する。また、優劣レベル計算部212は、算出した各評価データの優劣レベルを記憶部205に格納する。   (S206) The superiority / inferiority level calculation unit 212 calculates the degree to which each evaluation data is superior to other evaluation data based on the relationship between at least two evaluation data. For example, when there are m other evaluation data better than a certain evaluation data, the superiority / inferiority level calculation unit 212 sets the superiority / inferiority level for the one evaluation data to m. The superiority / inferiority level calculation unit 212 calculates the superiority / inferiority level of each evaluation data for all inferior evaluation data. In addition, the superiority / inferiority level calculation unit 212 stores the calculated superiority / inferiority level of each evaluation data in the storage unit 205.

(S207)制約式生成部207は、記憶部205に格納された各評価データの優劣を示す情報及び優劣レベルを示す情報に基づいて制約式を生成する。このとき、制約式生成部207は、評価関数生成部209により設定された評価関数の情報を利用して制約式を生成する。また、数式処理部208は、数式処理により、制約式に適合する重みの組が存在するか否かを判定する。制約式に適合する重みの組が存在しない場合、評価関数の再設定、制約式の再生成、及び数式処理による再判定が行われる。制約式に適合する重みの組が存在すると、処理はS208に進む。   (S207) The constraint expression generation unit 207 generates a constraint expression based on information indicating superiority or inferiority of each evaluation data stored in the storage unit 205 and information indicating superiority or inferiority level. At this time, the constraint expression generation unit 207 generates a constraint expression using information on the evaluation function set by the evaluation function generation unit 209. Also, the mathematical expression processing unit 208 determines whether or not there is a set of weights that match the constraint expression by mathematical expression processing. If there is no set of weights that match the constraint expression, the evaluation function is reset, the constraint expression is regenerated, and redetermination is performed by mathematical expression processing. If there is a set of weights that matches the constraint equation, the process proceeds to S208.

(S208)重み計算部210は、制約式及び評価関数の情報を用いて、制約式に適合する重みの組を計算する。また、最適化計算部211は、重み計算部210が計算した重みの組及び評価関数を用いて適切なパラメータを計算する。   (S208) The weight calculation unit 210 calculates a set of weights that match the constraint equation using the constraint equation and evaluation function information. Further, the optimization calculation unit 211 calculates appropriate parameters using the weight set and evaluation function calculated by the weight calculation unit 210.

(S209)最適化計算部211は、適切なパラメータ及びそのパラメータに対応する評価データを出力する。例えば、最適化計算部211は、適切なパラメータ及び評価データをユーザに提示する。また、最適化計算部211は、適切なパラメータ及び評価データを記憶部205に格納する。   (S209) The optimization calculation unit 211 outputs an appropriate parameter and evaluation data corresponding to the parameter. For example, the optimization calculation unit 211 presents appropriate parameters and evaluation data to the user. In addition, the optimization calculation unit 211 stores appropriate parameters and evaluation data in the storage unit 205.

S209の処理が終わると、図17に示した一連の処理は終了する。
図18は、第3の実施の形態に係る制約式の計算処理について処理の流れを示した図である。なお、図18に示した処理の流れは、図17に示したS207の処理に対応する。
When the process of S209 ends, the series of processes illustrated in FIG. 17 ends.
FIG. 18 is a diagram illustrating a flow of processing for the calculation processing of the constraint equation according to the third embodiment. The process flow shown in FIG. 18 corresponds to the process of S207 shown in FIG.

(S211)制約式生成部207は、優劣レベルの最大値をNに設定する。
(S212)制約式生成部207は、優劣レベルがNの評価データ群に含まれる各評価データと優れた評価データとの間の関係を表現した制約式を生成する。
(S211) The constraint equation generation unit 207 sets the maximum value of the superiority / inferiority level to N.
(S212) The constraint expression generation unit 207 generates a constraint expression that expresses the relationship between each evaluation data included in the evaluation data group having the superiority / inferiority level N and excellent evaluation data.

(S213)数式処理部208は、制約式生成部207がS212の処理で生成した全ての制約式に適合する重みの組が存在するか否かを数式処理により判定する。制約式に適合する重みの組が存在する場合、処理はS215に進む。一方、制約式に適合する重みの組が存在しない場合、処理はS214に進む。   (S213) The mathematical formula processing unit 208 determines whether there is a set of weights that matches all the constraint formulas generated by the constraint formula generation unit 207 in the processing of S212. If there is a set of weights that matches the constraint equation, the process proceeds to S215. On the other hand, if there is no set of weights matching the constraint equation, the process proceeds to S214.

(S214)評価関数生成部209は、元の評価関数よりも次数の高い新たな評価関数を生成する。また、評価関数生成部209は、新たな評価関数の情報を制約式生成部207に入力する。   (S214) The evaluation function generation unit 209 generates a new evaluation function having a higher order than the original evaluation function. In addition, the evaluation function generation unit 209 inputs new evaluation function information to the constraint expression generation unit 207.

(S215)制約式生成部207は、Nを1減少させる。
(S216)制約式生成部207は、優劣レベルがN以上の評価データ群に含まれる各評価データと優れた評価データとの間の関係を表現した制約式を生成する。
(S215) The constraint equation generation unit 207 decrements N by one.
(S216) The constraint expression generation unit 207 generates a constraint expression that expresses a relationship between each evaluation data included in the evaluation data group having the superiority / inferiority level of N or more and excellent evaluation data.

(S217)数式処理部208は、制約式生成部207がS216の処理で生成した全ての制約式に適合する重みの組が存在するか否かを数式処理により判定する。制約式に適合する重みの組が存在する場合、処理はS215に進む。一方、制約式に適合する重みの組が存在しない場合、処理はS218に進む。   (S217) The mathematical expression processing unit 208 determines whether or not there is a set of weights that matches all the constraint expressions generated by the constraint expression generation unit 207 in the process of S216. If there is a set of weights that matches the constraint equation, the process proceeds to S215. On the other hand, if there is no set of weights matching the constraint equation, the process proceeds to S218.

(S218)制約式生成部207は、全ての制約式に適合する重みの組が存在すると最後に判定されたときの制約式を出力する。例えば、制約式生成部207は、設定した制約式の情報を記憶部205に格納する。また、制約式生成部207は、設定した制約式の情報を重み計算部210に入力する。   (S218) The constraint expression generation unit 207 outputs a constraint expression when it is finally determined that there is a set of weights that matches all the constraint expressions. For example, the constraint expression generation unit 207 stores the set constraint expression information in the storage unit 205. In addition, the constraint equation generation unit 207 inputs information on the set constraint equation to the weight calculation unit 210.

S218の処理が終わると、図18に示した一連の処理は終了する。
以上、第3の実施の形態について説明した。第3の実施の形態によれば、制約式に適合する重みの組が存在する場合には重みの組が計算され、制約式に適合する重みの組が存在しない場合には制約式が変更される。そのため、制約式に適合する重みの組が存在しないのに重みの組を探索し続けるといった無駄な計算が行われず、制約式に適合する重みの組を効率的に計算することが可能になる。また、ユーザの意向を反映した重みの組が計算される。
When the process of S218 ends, the series of processes shown in FIG. 18 ends.
The third embodiment has been described above. According to the third embodiment, the weight set is calculated when a set of weights that match the constraint formula exists, and the constraint formula is changed when there is no set of weights that match the constraint formula. The For this reason, useless calculation such as continuing to search for a weight set when there is no weight set that matches the constraint equation is not performed, and it is possible to efficiently calculate a weight set that matches the constraint equation. In addition, a set of weights reflecting the user's intention is calculated.

また、評価関数の次数を低く抑えることができるため、数式処理、重み計算、及び最適化計算の負荷を低減することができる。また、複数の重みの組を計算する際、複数の評価データを得るためにコンピュータシミュレーションが実行されるが、当該評価関数の値を最小化するパラメータの計算は単目的最適化に他ならず、多目的最適化を行う場合に比べてコンピュータシミュレーションの実行回数を低く抑えられる。その結果、パラメータの最適化にかかる演算負荷を低く抑えることが可能になる。   In addition, since the order of the evaluation function can be kept low, it is possible to reduce the load of mathematical expression processing, weight calculation, and optimization calculation. Further, when calculating a plurality of sets of weights, a computer simulation is executed to obtain a plurality of evaluation data, but the calculation of a parameter that minimizes the value of the evaluation function is nothing other than single-objective optimization, Compared with multi-objective optimization, the number of computer simulations can be reduced. As a result, it is possible to keep the calculation load required for parameter optimization low.

10 情報処理装置
11 記憶部
12 演算部
13A、13C データサンプル
14A、14C 評価指標の値
15 評価関数
16A、16C 関数値
17 優劣情報
100、200 情報処理装置
101、201 パラメータ入力部
102、202 シミュレーション実行部
103、203 優劣判定部
104、204 判定結果出力部
105、205 記憶部
106、206 優劣情報入力部
107、207 制約式生成部
108、208 数式処理部
109、209 評価関数生成部
110、210 重み計算部
111、211 最適化計算部
212 優劣レベル計算部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Information processing apparatus 11 Memory | storage part 12 Calculation part 13A, 13C Data sample 14A, 14C Evaluation index value 15 Evaluation function 16A, 16C Function value 17 Superiority information 100, 200 Information processing apparatus 101, 201 Parameter input part 102, 202 Simulation execution Unit 103, 203 superiority / inferiority determination unit 104,204 determination result output unit 105,205 storage unit 106,206 superiority / inferiority information input unit 107,207 constraint expression generation unit 108,208 mathematical expression processing unit 109,209 evaluation function generation unit 110,210 weight Calculation unit 111, 211 Optimization calculation unit 212 Superiority level calculation unit

Claims (8)

コンピュータが実行する評価支援方法であって、
それぞれが2以上の評価指標の値を含む複数のデータサンプルを取得し、
前記複数のデータサンプルの少なくとも一部について、前記複数のデータサンプルの中での相対的な優劣を示す優劣情報の入力を受け付け、
それぞれが前記2以上の評価指標に対応する変数と重みとを含む複数の評価関数のうち少なくとも1つの評価関数について、前記変数に各データサンプルの前記2以上の評価指標の値を代入したときに前記優劣情報に応じた前記複数のデータサンプルの間の優劣関係に適合する関数値が算出されるように前記重みを設定可能か判定し、前記複数の評価関数の中から前記重みを設定可能と判定した評価関数を選択する
評価支援方法。
An evaluation support method executed by a computer,
Retrieve multiple data samples, each containing two or more metrics values,
For at least some of the plurality of data samples, accepting input of superiority / inferiority information indicating relative superiority or inferiority among the plurality of data samples;
When at least one evaluation function among a plurality of evaluation functions each including a variable and a weight corresponding to the two or more evaluation indexes is substituted with the value of the two or more evaluation indexes of each data sample It is determined whether the weight can be set so that a function value matching the superiority or inferiority relationship between the plurality of data samples according to the superiority / inferiority information is calculated, and the weight can be set from the plurality of evaluation functions An evaluation support method for selecting a judged evaluation function.
前記選択では、一の評価関数について前記重みを設定可能でないと判定すると、前記一の評価関数よりも次数の高い他の評価関数について前記判定を行う
請求項1に記載の評価支援方法。
The evaluation support method according to claim 1, wherein in the selection, when it is determined that the weight cannot be set for one evaluation function, the determination is performed for another evaluation function having a higher order than the one evaluation function.
前記複数のデータサンプルの間で前記2以上の評価指標の値を比較することで各データサンプルの優劣の初期値を算出し、算出した前記優劣の初期値を出力し、
前記優劣情報の入力は、前記複数のデータサンプルの少なくとも一部について前記優劣の初期値を修正する入力である
請求項1又は2に記載の評価支援方法。
By calculating the initial value of superiority or inferiority of each data sample by comparing the values of the two or more evaluation indices between the plurality of data samples, and outputting the calculated initial value of superiority or inferiority,
The evaluation support method according to claim 1, wherein the input of the superiority / inferiority information is an input for correcting the initial value of superiority / inferiority for at least a part of the plurality of data samples.
前記判定では、前記変数に各データサンプルの前記2以上の評価指標の値を代入することで、前記複数のデータサンプルに対応し前記重みを含む複数の式を算出し、前記複数の式を用いて前記複数のデータサンプルの間の優劣関係を表現した制約式を算出し、前記制約式の中で前記重みが解をもつか判定する
請求項1乃至3の何れか一項に記載の評価支援方法。
In the determination, by substituting the values of the two or more evaluation indexes of each data sample into the variable, a plurality of expressions including the weight corresponding to the plurality of data samples are calculated, and the plurality of expressions are used. 4. The evaluation support according to claim 1, wherein a constraint equation expressing a superiority or inferiority relationship between the plurality of data samples is calculated, and whether the weight has a solution in the constraint equation is determined. Method.
前記選択した評価関数に含まれる前記重みを、当該選択した評価関数について前記重みを設定可能か判定するときに用いた前記制約式を用いて算出する
請求項4に記載の評価支援方法。
The evaluation support method according to claim 4, wherein the weight included in the selected evaluation function is calculated using the constraint equation used when determining whether the weight can be set for the selected evaluation function.
前記複数のデータサンプルの間で前記2以上の評価指標の値を比較することで、前記複数のデータサンプルを3以上の優劣レベルに区分し、
前記判定では、前記優劣レベルに応じて前記複数のデータサンプルから一部のデータサンプルを除外して、前記重みを設定可能か判定する
請求項1乃至5の何れか一項に記載の評価支援方法。
By comparing the values of the two or more evaluation indices between the plurality of data samples, the plurality of data samples are classified into three or more superiority levels,
The evaluation support method according to any one of claims 1 to 5, wherein in the determination, it is determined whether the weight can be set by excluding some data samples from the plurality of data samples according to the superiority / inferiority level. .
それぞれが2以上の評価指標の値を含む複数のデータサンプルを記憶する記憶部と、
前記複数のデータサンプルの少なくとも一部について前記複数のデータサンプルの中での相対的な優劣を示す優劣情報の入力を受け付け、それぞれが前記2以上の評価指標に対応する変数と重みとを含む複数の評価関数のうち少なくとも1つの評価関数について、前記変数に各データサンプルの前記2以上の評価指標の値を代入したときに前記優劣情報に応じた前記複数のデータサンプルの間の優劣関係に適合する関数値が算出されるように前記重みを設定可能か判定し、前記複数の評価関数の中から前記重みを設定可能と判定した評価関数を選択する演算部と
を有する情報処理装置。
A storage unit for storing a plurality of data samples each including two or more evaluation index values;
Accepting input of superiority / inferiority information indicating relative superiority or inferiority among the plurality of data samples for at least some of the plurality of data samples, each including a variable and a weight corresponding to the two or more evaluation indices For at least one evaluation function among the evaluation functions, when the values of the two or more evaluation indices of each data sample are substituted into the variable, the superiority / inferiority relationship between the plurality of data samples according to the superiority / inferiority information is met. An information processing apparatus comprising: an arithmetic unit that determines whether the weight can be set so that a function value to be calculated is calculated, and selects an evaluation function that is determined to be able to set the weight from the plurality of evaluation functions.
コンピュータに、
それぞれが2以上の評価指標の値を含む複数のデータサンプルを取得し、
前記複数のデータサンプルの少なくとも一部について、前記複数のデータサンプルの中での相対的な優劣を示す優劣情報の入力を受け付け、
それぞれが前記2以上の評価指標に対応する変数と重みとを含む複数の評価関数のうち少なくとも1つの評価関数について、前記変数に各データサンプルの前記2以上の評価指標の値を代入したときに前記優劣情報に応じた前記複数のデータサンプルの間の優劣関係に適合する関数値が算出されるように前記重みを設定可能か判定し、前記複数の評価関数の中から前記重みを設定可能と判定した評価関数を選択する
処理を実行させるプログラム。
On the computer,
Retrieve multiple data samples, each containing two or more metrics values,
For at least some of the plurality of data samples, accepting input of superiority / inferiority information indicating relative superiority or inferiority among the plurality of data samples;
When at least one evaluation function among a plurality of evaluation functions each including a variable and a weight corresponding to the two or more evaluation indexes is substituted with the value of the two or more evaluation indexes of each data sample It is determined whether the weight can be set so that a function value matching the superiority or inferiority relationship between the plurality of data samples according to the superiority / inferiority information is calculated, and the weight can be set from the plurality of evaluation functions A program that executes the process of selecting the evaluated evaluation function.
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