JP2002007998A - Interactive optimizing device - Google Patents

Interactive optimizing device

Info

Publication number
JP2002007998A
JP2002007998A JP2000182213A JP2000182213A JP2002007998A JP 2002007998 A JP2002007998 A JP 2002007998A JP 2000182213 A JP2000182213 A JP 2000182213A JP 2000182213 A JP2000182213 A JP 2000182213A JP 2002007998 A JP2002007998 A JP 2002007998A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
unit
target system
mapping
interface
characteristic parameter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000182213A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideyuki Takagi
英行 高木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP2000182213A priority Critical patent/JP2002007998A/en
Publication of JP2002007998A publication Critical patent/JP2002007998A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • User Interface Of Digital Computer (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an interactive optimizing device capable of reducing fatigue of a worker by shortening working time for interactively optimizing a system. SOLUTION: An output characteristic of an object system 1 varies according to a characteristic parameter of n-dimension. An estimating part 2 outputs an estimated value according to the characteristic of the object system 1. The characteristic parameter given to the object system 1 is generated at an optimizing part 3, and the generated characteristic parameter is shown in a two-dimensional space of a second interface 42 through a mapping part 5. A person M can input a point in the two-dimensional space of the second interface 42 and the mapping part 5 generates an inverse map to the n-dimensional space from the point. The inverse map generated by the mapping part 5 is given to the optimizing part 3 as a solution candidate through an optimum solution addition part 6. An optimum solution is selected from the solution candidate generated on the basis of the estimated value at the optimizing part 3 and the solution candidate generated at the optimum solution addition part 6 and is applied to the object system 1 as the characteristic parameter.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータグラ
フィックス、実写映像、音楽、音声、アニメーションの
ように、視覚、聴覚、力覚などの人間の感覚器官を刺激
することを目的とした出力を生成するシステムの特性パ
ラメータを対話的に最適化する対話型最適化装置に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the generation of outputs intended to stimulate human senses, such as sight, hearing, and force, such as computer graphics, live-action video, music, voice, and animation. TECHNICAL FIELD The present invention relates to an interactive optimizing apparatus for interactively optimizing characteristic parameters of a system.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、簡単な機器システムでは、設計
や調整の際に作業者の経験に基づく評価基準によって試
行錯誤を行いながら最適化を図ることがあるが、経験に
基づく評価基準は一人の作業者でも日々にばらつきが生
じ、また作業者ごとの個人差も生じるから、再現性のあ
る結果を得るには多くの経験と高度の熟練を要すること
になる。たとえば、楽器の調律は作業者の経験と試行錯
誤のみによって行わることが多い。
2. Description of the Related Art In general, in a simple equipment system, optimization is performed by trial and error based on an evaluation criterion based on an operator's experience in designing and adjusting the system. Even workers vary from day to day, and individual differences also occur between workers. Therefore, obtaining reproducible results requires a lot of experience and a high degree of skill. For example, tuning of musical instruments is often performed only by the experience of an operator and trial and error.

【0003】これに対して、機器システムの設計や調整
の際に機器システムの特性を自動的に最適化する技術が
各種提案されている。この種の技術としては、機器シス
テムにおいて所要の物理量を評価基準に用い、機器シス
テムが作動しているときに得られる出力値とあらかじめ
設定した目標値との誤差を求めて、誤差が最小になるよ
うに機器システムの特性を最適化するという規範(以
下、「誤差最小規範」という)が従来から広く採用され
ている。一般のサーボシステムでは、この種の制御が行
われている。
On the other hand, various techniques have been proposed for automatically optimizing the characteristics of an equipment system when designing or adjusting the equipment system. As a technique of this type, a required physical quantity in an equipment system is used as an evaluation criterion, and an error between an output value obtained when the equipment system is operating and a preset target value is obtained, and the error is minimized. The criterion of optimizing the characteristics of the device system (hereinafter referred to as “minimum error criterion”) has been widely adopted. This kind of control is performed in a general servo system.

【0004】一方で、各種機器システムの設計や調整の
際に単なる物理量を評価基準に用いるだけではなく、人
の主観(主として満足度)を評価基準としなければなら
ない場合も多い。たとえば、機器システムとして補聴器
を例にとれば、単に周波数範囲や増幅度といった物理量
を調節するだけではなく、使用者に聞き取りやすいか否
かが最終的な評価基準になる。また、機器システム以外
でも芸術分野などでは、人の感性が主たる評価基準にな
る。たとえば、コンピュータグラフィックス(以下、
「CG」と略称する)によるデザインでは、デザイナの
意図するコンセプトに合致しているか否かが評価基準に
なる。
On the other hand, in designing and adjusting various equipment systems, it is often necessary to use not only physical quantities as evaluation criteria but also human subjectivity (mainly satisfaction) as evaluation criteria. For example, if a hearing aid is taken as an example of a device system, the final evaluation criterion is not only the adjustment of physical quantities such as the frequency range and the degree of amplification, but also whether or not the user can easily hear. In addition to equipment systems, in the field of arts and the like, human sensitivity is the main evaluation criterion. For example, computer graphics (hereafter,
In the design by “CG”, the evaluation criterion is whether or not the design conforms to the concept intended by the designer.

【0005】上述のように、人の感覚器官に刺激を与え
ることを目的とした出力を生成する各種システム(以下
では、「システム」という用語を、機器システム、グラ
フィックアート、工業デザイン、音楽などを含む意味で
用いる)では、人の主観による評価基準を採用しなけれ
ばシステムを最適化することができないから、誤差最小
規範のように人を介在させることなくシステムを自動的
に最適化するのは不可能である。
As described above, various systems for generating an output for the purpose of stimulating human sensory organs (hereinafter, the term "system" is used for equipment systems, graphic arts, industrial design, music, etc.). ), The system cannot be optimized without the use of subjective evaluation criteria. Therefore, it is difficult to automatically optimize the system without human intervention like the minimum error criterion. Impossible.

【0006】そこで、従来から、システムを最適化する
際に人を介在させる技術が種々提案されている。この種
の技術はコンピュータを用いて対話的に作業する装置で
実現されており、この種の装置を対話型最適化装置と呼
んでいる。
In view of the above, various techniques have been proposed in the past for human intervention when optimizing the system. This type of technology is realized by a device that works interactively using a computer, and this type of device is called an interactive optimization device.

【0007】対話型最適化装置として、もっとも簡単な
ものとしては、最適化手法に基づいて対象システムを最
適化するものがある。この対話型最適化装置は、基本的
には対象システムの性能を逐次評価する評価関数などを
用いる最適化手法によって対象システムの特性パラメー
タ(対象システムの出力特性を決定するパラメータ)を
最適化するものである。この対話型最適化装置では、対
象システムの出力をインタフェースとしてのディスプレ
イの画面上で人が監視しながら最適化を終了させるもの
であり、人が関与する部分はディスプレイの画面を監視
して最適化の終了を指示する点のみになる。
The simplest interactive optimizer is one that optimizes a target system based on an optimization technique. This interactive optimizer basically optimizes the characteristic parameters of the target system (parameters that determine the output characteristics of the target system) by an optimization method using an evaluation function or the like that sequentially evaluates the performance of the target system. It is. This interactive optimization device terminates optimization while monitoring the output of the target system on the screen of the display as an interface, and optimizes the part involving humans by monitoring the screen of the display. Only the point instructing the end of

【0008】図5にこの種の対話型最適化装置の一例を
示す。対象システム1は、n個の特性パラメータ(つま
り、n次元の特性パラメータ)によって出力特性が変化
するものであって、対象システム1の出力は評価部2に
より評価される。評価部2では、適宜の評価関数などに
よって対象システム1の出力を評価しており、評価部2
の出力値である評価値に基づいて最適化部3では最適化
手法を適用してn次元の特性パラメータを生成する。こ
うして生成された特性パラメータが対象システム1に適
用されることにより、対象システム1が最適化されるこ
とになる。対象システム1の出力は第1インタフェース
41を通して人Mに提示される。以下では、「インタフ
ェース」は、マンマシンインタフェースであってディス
プレイ装置と入力装置とを備えるものを意味する。
FIG. 5 shows an example of this type of interactive optimization apparatus. The output characteristic of the target system 1 changes according to n characteristic parameters (that is, n-dimensional characteristic parameters), and the output of the target system 1 is evaluated by the evaluation unit 2. The evaluation unit 2 evaluates the output of the target system 1 using an appropriate evaluation function or the like.
The optimization unit 3 generates an n-dimensional characteristic parameter by applying an optimization method based on the evaluation value which is the output value of the above. By applying the characteristic parameters generated in this way to the target system 1, the target system 1 is optimized. The output of the target system 1 is presented to the person M through the first interface 41. Hereinafter, "interface" means a man-machine interface that includes a display device and an input device.

【0009】図5に示した対話型最適化装置では、まず
最適化部3がn次元の特性パラメータを生成する。最適
化部3において1回目に特性パラメータを生成する際に
は対象システム1に関する情報が最適化部3に与えられ
ていないから、一般には特性パラメータを乱数で生成す
る方法が採用されている。最適化部3において生成され
たn次元の特性パラメータが対象システム1に適用され
ると、対象システム1の特性が確定し、対象システム1
の出力も確定する。対象システム1の出力は評価部2に
おいて評価され、評価部2からの評価値が最適化部3に
フィードバックされる。このとき同時に、対象システム
1の出力が第1インタフェース41を通して使用者に提
示される。また、評価部2からの評価値が渡された最適
化部3では、評価値を向上させる方向に対象システム1
へのn次元の特性パラメータを生成して対象システム1
に適用する。このような処理を繰り返すことで対象シス
テム1の性能を向上させることができる。ここで、対象
システム1への特性パラメータの適用と評価部2での評
価値の出力と最適化部3での特性パラメータの生成との
ループは、人Mが第1インタフェース41を介して対象
システム1の出力を監視して、所要の性能が得られたと
判断するまで繰り返される。上記説明から明らかなよう
に、図5に示す対話型最適化装置では、最適化の終了判
定にのみ人Mが関与することになる。
In the interactive optimizing apparatus shown in FIG. 5, the optimizing unit 3 first generates n-dimensional characteristic parameters. When information of the target system 1 is not given to the optimization unit 3 when the optimization unit 3 generates the characteristic parameters for the first time, a method of generating the characteristic parameters by random numbers is generally adopted. When the n-dimensional characteristic parameters generated by the optimization unit 3 are applied to the target system 1, the characteristics of the target system 1 are determined, and the target system 1
Output is also determined. The output of the target system 1 is evaluated by the evaluation unit 2, and the evaluation value from the evaluation unit 2 is fed back to the optimization unit 3. At this time, the output of the target system 1 is simultaneously presented to the user through the first interface 41. In the optimization unit 3 to which the evaluation value from the evaluation unit 2 is passed, the optimization of the target system 1 is performed in a direction to improve the evaluation value.
Generates n-dimensional characteristic parameters to the target system 1
Apply to By repeating such processing, the performance of the target system 1 can be improved. Here, the loop between the application of the characteristic parameters to the target system 1, the output of the evaluation values by the evaluation unit 2, and the generation of the characteristic parameters by the optimization unit 3 is performed by the person M via the first interface 41. 1 is monitored and repeated until it is determined that the required performance has been obtained. As is clear from the above description, in the interactive optimization apparatus shown in FIG. 5, the person M is involved only in the determination of the end of the optimization.

【0010】これに対して、人が積極的に評価に参加す
るようにした対話型最適化装置も提案されている。この
種の対話型最適化装置の一例として、対話型進化計算法
と称する技術を適用した技術がある。たとえば、高木英
行, 畝見達夫, 寺野隆雄: 対話型進化計算法の研究動
向, 人工知能学会誌, Vol. 13, No. 5, pp. 692-703(19
98)では、対話型進化計算法の応用事例が、芸術分野、
工学分野、教育・ゲーム分野に大別して概説されてい
る。対話型進化計算法は生物進化にヒントを得た工学的
な最適化手法の総称であり、進化的計算技術の中でも、
特に遺伝的アルゴリズムは多くの解説書や専門書が出版
され、近年ではエアコンの制御などにも応用されてい
る。
[0010] On the other hand, there has been proposed an interactive optimization apparatus in which a person actively participates in the evaluation. As an example of this type of interactive optimization device, there is a technology to which a technology called an interactive evolution calculation method is applied. For example, Hideyuki Takagi, Tatsuo Unemi, Takao Terano: Research Trends of Interactive Evolutionary Computation, Journal of the Japanese Society for Artificial Intelligence, Vol. 13, No. 5, pp. 692-703 (19
98), an application example of interactive evolutionary computation
The outline is roughly divided into the engineering field and the education / game field. Interactive evolutionary computation is a generic term for engineering optimization techniques inspired by biological evolution.
In particular, the genetic algorithm has been published in many manuals and specialized books, and has recently been applied to air conditioner control and the like.

【0011】図6にこの技術を用いた対話型最適化装置
を例示する。この対話型最適化装置では、図5に示した
対話型最適化装置と比較すると評価部2を省略した構成
になっている。すなわち、対象システム1は最適化部3
から与えられるn次元の特性パラメータによって動作
し、対象システム1の出力は第3インタフェース43を
通して人Mが監視するように構成されている。ただし、
第1インタフェース41は、対象システム1の出力を人
Mに提示する機能以外には人Mによる最適化の終了時点
の指示を受ける機能のみを有しているものであったが、
第3インタフェース43では対象システム1の出力を使
用者に提示する機能のほか、人Mによる評価を受け取っ
て最適化部3へ評価値を返す機能を有している。
FIG. 6 illustrates an interactive optimization apparatus using this technique. This interactive optimizing apparatus has a configuration in which the evaluation unit 2 is omitted as compared with the interactive optimizing apparatus shown in FIG. That is, the target system 1 is the optimization unit 3
And the output of the target system 1 is configured to be monitored by the person M through the third interface 43. However,
The first interface 41 has only a function of receiving an instruction at the end point of the optimization by the person M other than the function of presenting the output of the target system 1 to the person M,
The third interface 43 has a function of presenting the output of the target system 1 to the user and a function of receiving the evaluation by the person M and returning the evaluation value to the optimization unit 3.

【0012】図6に示す対話型最適化装置では、図5に
示した対話型最適化装置と同様に、まず最適化部3がn
次元の特性パラメータを生成する。最適化部3において
1回目に特性パラメータを生成する際には、一般には特
性パラメータを乱数で生成する方法が採用される。最適
化部3において生成されたn次元の特性パラメータが対
象システム1に適用されると、対象システム1の特性が
確定し、対象システム1の出力も確定する。図6に示す
構成では、対象システム1の出力は、第3インタフェー
ス43を介して人Mに提示される。人Mは提示された対
象システム1の出力に対して感性や知識に基づいて対象
システム1の性能を評価し、第3インタフェース43を
通して最適化部3に評価値を返す。つまり、人Mは対象
システム1の出力を主観的に評価して評価値(以下、
「主観評価値」という)を第3インタフェース43に入
力し、第3インタフェース43では主観評価値を最適化
部3に転送するのである。最適化部43では第3インタ
フェース43からの主観評価値に基づいて、主観評価値
を向上させるように対象システム1へのn次元の特性パ
ラメータを生成する。
In the interactive optimizing apparatus shown in FIG. 6, first, as in the interactive optimizing apparatus shown in FIG.
Generate dimensional characteristic parameters. When the optimization unit 3 generates characteristic parameters for the first time, a method of generating characteristic parameters by random numbers is generally adopted. When the n-dimensional characteristic parameter generated by the optimization unit 3 is applied to the target system 1, the characteristics of the target system 1 are determined, and the output of the target system 1 is also determined. In the configuration shown in FIG. 6, the output of the target system 1 is presented to the person M via the third interface 43. The person M evaluates the performance of the target system 1 on the basis of the presented output of the target system 1 based on sensitivity and knowledge, and returns an evaluation value to the optimization unit 3 through the third interface 43. That is, the person M subjectively evaluates the output of the target system 1 and evaluates it (hereinafter, referred to as an evaluation value).
"Subjective evaluation value" is input to the third interface 43, and the third interface 43 transfers the subjective evaluation value to the optimizing unit 3. The optimization unit 43 generates an n-dimensional characteristic parameter for the target system 1 based on the subjective evaluation value from the third interface 43 so as to improve the subjective evaluation value.

【0013】このような処理を繰り返すことで対象シス
テム1の出力は人Mの主観評価値を向上させるように調
節されることになる。ここで、対象システム1への特性
パラメータの適用と第3インタフェース43を通しての
主観評価値の入力と最適化部3での特性パラメータの生
成とのループは、人Mが第3インタフェース43を介し
て対象システム1の出力を監視して、所要の性能が得ら
れたと判断するまで繰り返される。上記説明から明らか
なように、図6に示す対話型最適化装置は対象システム
1の出力の評価に人Mが関与しているから、対象システ
ム1の出力を人Mの主観による評価基準を満たすように
調節することが可能になる。
By repeating such processing, the output of the target system 1 is adjusted so as to improve the subjective evaluation value of the person M. Here, the loop between the application of the characteristic parameters to the target system 1, the input of the subjective evaluation values through the third interface 43, and the generation of the characteristic parameters in the optimization unit 3 is performed by the person M via the third interface 43. The process is repeated until the output of the target system 1 is monitored and it is determined that the required performance has been obtained. As is clear from the above description, since the person M is involved in the evaluation of the output of the target system 1 in the interactive optimization apparatus shown in FIG. 6, the output of the target system 1 satisfies the subjective evaluation criteria of the person M. It becomes possible to adjust.

【0014】ところで、図5ないし図6に示した対話型
最適化装置では最適化手法を用いているが、最適化手法
を用いることなく人の主観による評価のみに基づいて試
行錯誤的に最適化を行うようにし、最適化の際の試行錯
誤をコンピュータが支援する対話型最適化装置も考えら
れている。この種の対話型最適化装置としては、J. Mar
ks, B. Andalman, et al.: Design Galleries: A gener
al approach to setting parameters for computer gra
phics and animation, 24th Int'l Conf. on Computer
Graphics and Interactive Techniques (SIGGRAPH'97),
pp. 389-400 (Aug., 1997)に記載されたものがあり、
この文献ではグラフィックスの生成に用いた例が示され
ている。また、同様に、A. Koenig, F.E. Blutner, et
al.: Anacoustic data base navigator for the intera
ctive analysis of psycho-acoustic sound archive, 5
th Int'l Conf. on Soft Computing and Information/I
ntelligent Systems (IIZUKA '98), Iizuka, Japan: Wo
rld Scientific, Singapore, pp. 60-63 (Oct., 1998)
に記載された例があり、この文献ではバイオリンの音色
の設計に用いた例が示されている。
Although the interactive optimization apparatus shown in FIGS. 5 and 6 uses an optimization method, the optimization is performed by trial and error based only on subjective evaluations of humans without using the optimization method. And an interactive optimization apparatus in which a computer supports trial and error during optimization. An example of this type of interactive optimizer is J. Mar
ks, B. Andalman, et al .: Design Galleries: A gener
al approach to setting parameters for computer gra
phics and animation, 24th Int'l Conf. on Computer
Graphics and Interactive Techniques (SIGGRAPH'97),
pp. 389-400 (Aug., 1997)
This document shows an example used for generating graphics. Similarly, A. Koenig, FE Blutner, et.
al .: Anacoustic data base navigator for the intera
ctive analysis of psycho-acoustic sound archive, 5
th Int'l Conf.on Soft Computing and Information / I
ntelligent Systems (IIZUKA '98), Iizuka, Japan: Wo
rld Scientific, Singapore, pp. 60-63 (Oct., 1998)
In this reference, there is shown an example used for designing a violin tone.

【0015】図7にこの技術を用いた対話型最適化装置
を例示する。この対話型最適化装置では、図5に示した
構成と比較すると、評価部2および最適化部3を省略
し、代わりに人Mとの間で双方向に対話するための第2
インタフェース42と、n次元の特性パラメータを3次
元以下の空間に写像することによってn次元の特性パラ
メータを可視化するための写像部5とを付加してある。
第2インタフェース42では、写像部5においてn次元
の特性パラメータを3次元以下の空間に写像することに
よって可視化されたデータを提示し、人Mが指定する新
たなn次元の特性パラメータを対象システム1および写
像部5に与える機能を有する。
FIG. 7 illustrates an interactive optimization apparatus using this technique. Compared with the configuration shown in FIG. 5, the interactive optimization apparatus does not include the evaluation unit 2 and the optimization unit 3 and instead employs a second method for interactively interacting with the person M.
An interface 42 and a mapping unit 5 for visualizing the n-dimensional characteristic parameters by mapping the n-dimensional characteristic parameters into a space of three dimensions or less are added.
The second interface 42 presents the data visualized by mapping the n-dimensional characteristic parameters in the three-dimensional space or less in the mapping unit 5, and outputs the new n-dimensional characteristic parameters specified by the person M to the target system 1. And a function to be provided to the mapping unit 5.

【0016】図7に示した対話型最適化装置について、
写像部5がn次元の特性パラメータを2次元空間に写像
(マッピング)するものとして動作を説明する。ここ
に、写像部5においてはn次元の特性パラメータを3次
元以下の空間に写像すれば可視化が可能であるが、ここ
では2次元空間への写像を例として説明する。図7に示
す対話型最適化装置では、第2インタフェース42にお
いてn次元の特性パラメータに対応した2次元空間が提
示されており、まず人Mがこの2次元空間において所望
の点を選択する。第2インタフェース42は選択された
点の座標を写像部5に入力する。写像部5には、第2イ
ンタフェース42により提示される2次元空間とn次元
空間との対応関係が設定されており、第2インタフェー
ス42を通して人が選択した2次元空間内での点の座標
が与えられると、これをn次元空間の座標に変換する。
このようにして写像部5で求められたn次元空間の座標
はn次元の特性パラメータに相当し、写像部5で得られ
たn次元の特性パラメータは対象システム1に適用され
る。写像部5において生成されたn次元の特性パラメー
タが対象システム1に適用されると、対象システム1の
特性が確定し、対象システム1の出力も確定する。対象
システム1の出力は第1インタフェース41を通して人
Mに提示される。こうして第2インタフェース42を通
して人Mが指定した特性パラメータに対応した出力が対
象システム1から得られると、この出力は第1インタフ
ェース41により提示されるから、第1インタフェース
41により提示されている対象システム1の出力と、第
2インタフェース42において選択した2次元空間内で
の点の座標との対応関係を知ることができる。その結
果、人Mは対象システム1の出力の評価を第2インタフ
ェース42の2次元空間内の点の座標として指定するこ
とが可能になる。ここに、第2インタフェース42では
2次元空間内において人Mが指定した点をすべて表示す
る。したがって、第2インタフェース42に提示された
2次元空間での点を指定する操作と、その操作に対して
第1インタフェース41に提示された対象システム1の
出力の監視とを繰り返すことによって、第2インタフェ
ース42に提示された2次元空間には評価点の分布が形
成される。なお、対象システム1に最初のn次元の特性
パラメータを与える際には、第2インタフェース42を
通して人Mが2次元空間で点を指定するのではなく、ラ
ンダムに複数個のn次元の特性パラメータを生成した後
に人Mが第2インタフェース42を通して特性パラメー
タを指定する作業を開始する場合もある。
With respect to the interactive optimizer shown in FIG.
The operation will be described assuming that the mapping unit 5 maps (maps) an n-dimensional characteristic parameter into a two-dimensional space. Here, in the mapping unit 5, visualization is possible if n-dimensional characteristic parameters are mapped to a three-dimensional space or less. Here, mapping to a two-dimensional space will be described as an example. In the interactive optimization device shown in FIG. 7, a two-dimensional space corresponding to n-dimensional characteristic parameters is presented on the second interface 42, and a person M first selects a desired point in this two-dimensional space. The second interface 42 inputs the coordinates of the selected point to the mapping unit 5. In the mapping unit 5, the correspondence between the two-dimensional space presented by the second interface 42 and the n-dimensional space is set, and the coordinates of a point in the two-dimensional space selected by the person through the second interface 42 are displayed. When given, it is converted to coordinates in n-dimensional space.
The coordinates in the n-dimensional space obtained by the mapping unit 5 in this manner correspond to n-dimensional characteristic parameters, and the n-dimensional characteristic parameters obtained by the mapping unit 5 are applied to the target system 1. When the n-dimensional characteristic parameters generated in the mapping unit 5 are applied to the target system 1, the characteristics of the target system 1 are determined, and the output of the target system 1 is also determined. The output of the target system 1 is presented to the person M through the first interface 41. When the output corresponding to the characteristic parameter designated by the person M is obtained from the target system 1 through the second interface 42 in this manner, the output is presented by the first interface 41, and thus the target system presented by the first interface 41 It is possible to know the correspondence between the output of No. 1 and the coordinates of the point in the two-dimensional space selected in the second interface 42. As a result, the person M can specify the evaluation of the output of the target system 1 as the coordinates of a point in the two-dimensional space of the second interface 42. Here, the second interface 42 displays all points designated by the person M in the two-dimensional space. Therefore, by repeating the operation of designating a point in the two-dimensional space presented on the second interface 42 and the monitoring of the output of the target system 1 presented on the first interface 41 in response to the operation, the second In the two-dimensional space presented on the interface 42, a distribution of evaluation points is formed. When the first n-dimensional characteristic parameters are given to the target system 1, the person M does not specify a point in the two-dimensional space through the second interface 42, but randomly assigns a plurality of n-dimensional characteristic parameters. After the generation, the person M may start the operation of specifying the characteristic parameters through the second interface 42.

【0017】図7に示す対話型最適化装置では、第2イ
ンタフェース42において2次元空間上で可視化された
評価点の分布を人Mに提示することによって、コンピュ
ータには比較的難しいが人Mには比較的容易である大局
的な把握能力を利用し、最適解が存在しそうな2次元空
間上の位置を人Mに推測させて選択させる。したがっ
て、最適化は試行錯誤によって行われるのであるが、第
2インタフェース42において試行の様子が視覚的に把
握され、かつ試行の結果が第1インタフェース41によ
って把握できるから、対象システム1を最適化するのに
必要な試行錯誤の回数が比較的少なくなると言える。
In the interactive optimizing apparatus shown in FIG. 7, the distribution of the evaluation points visualized in the two-dimensional space on the second interface 42 is presented to the person M, so that it is relatively difficult for a computer, but for the person M. Uses the relatively easy global grasping ability, and makes the person M guess and select a position in the two-dimensional space where an optimal solution is likely to exist. Therefore, the optimization is performed by trial and error. Since the state of the trial is visually grasped on the second interface 42 and the result of the trial can be grasped on the first interface 41, the target system 1 is optimized. It can be said that the number of trial and error required for this is relatively small.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】上述した対話型最適化
装置の各構成例には、以下のような問題がある。
The above-mentioned configuration examples of the interactive optimization apparatus have the following problems.

【0019】すなわち、図5に示した対話型最適化装置
は、評価部2において評価関数などを用いる最適化手法
を採用しているものであるから、コンピュータ内に評価
基準を設定する必要があり、見え方、聞こえ方、好みな
どというような人Mの主観を評価基準としなければなら
ないような対象システム1では、特性パラメータの最適
化に用いるのが難しいという問題がある。
That is, since the interactive optimization apparatus shown in FIG. 5 employs an optimization method using an evaluation function or the like in the evaluation unit 2, it is necessary to set evaluation criteria in a computer. In the target system 1 in which the subjectivity of the person M, such as appearance, how to hear, and taste, must be used as an evaluation criterion, there is a problem that it is difficult to use it for optimizing characteristic parameters.

【0020】また、図6に示した対話型最適化装置は、
対話型進化計算法が採用されているものであるから、上
述した文献(対話型進化計算法の研究動向,人工知能学
会誌)において指摘されているように作業者である人M
の疲労という問題が避けられない。つまり、対話型進化
計算法は多数の探索点を頼りに順次探索するアルゴリズ
ムであるのに対して、人が評価できる探索点の個数は人
の記憶容量によって制限され、探索に必要な十分な個数
の探索点を扱うことができないからである。
The interactive optimization device shown in FIG.
Since the interactive evolutionary computation method is adopted, as pointed out in the above-mentioned document (research trend of the interactive evolutionary computation method, the journal of the Japanese Society for Artificial Intelligence), the worker M
The problem of fatigue is inevitable. In other words, while the interactive evolutionary computation method is an algorithm that sequentially searches based on a large number of search points, the number of search points that can be evaluated by a person is limited by the storage capacity of the person, and a sufficient number of search points is required. Cannot be handled.

【0021】具体的に言えば、補聴器やCGを対象シス
テムとするときには、最適化すべき特性パラメータの必
要数を考慮すると、1世代当たり少なくとも100個程
度の探索点(個体数)を確保し、少なくとも数10世代
の探索を行いたいが、人が評価できる探索点の個数は、
1世代当たり高々20個程度までであり、繰り返し回数
も数世代程度が一般的で、多くの時間を費やしても10
〜20世代が疲労度や実用上からの限界になる。また、
図6に示した対話型最適化装置では人Mは対象システム
1の結果に対する評価を与えるだけであり、対象システ
ム1に与える特性パラメータはコンピュータが自動的に
生成するものであるから、このことからも対象システム
1の出力が最適化されるまでに時間を要する場合があ
る。
More specifically, when the target system is a hearing aid or a CG, considering the required number of characteristic parameters to be optimized, at least about 100 search points (individuals) are secured per generation and at least I want to search several tens of generations, but the number of search points that can be evaluated by humans is
The number of repetitions is at most about 20 per generation, and the number of repetitions is generally about several generations.
The 20th generation is the limit from the degree of fatigue and practicality. Also,
In the interactive optimization apparatus shown in FIG. 6, the person M only gives an evaluation of the result of the target system 1, and the characteristic parameters given to the target system 1 are automatically generated by the computer. Also, it may take time before the output of the target system 1 is optimized.

【0022】図7に示した対話型最適化装置では最適化
部3を用いていないから、対象システム1の出力の評価
と対象システム1の出力を最適化する特性パラメータの
探索との両方をすべて人Mが行うことになる。この構成
においては、第2インタフェース42に提示される可視
化された低次元空間での点の分布から人Mが大局的に判
断することによって、対象システム1の出力を最適化す
るような特性パラメータを生成させるから、人Mにとっ
て得意な大局的判断を行って比較的短時間で特性パラメ
ータを最適化することが可能になる。しかしながら、高
次元空間(特性パラメータの空間)から低次元空間(第
2インタフェース42に提示する空間)への写像を行っ
ているから、高次元空間での位置関係の情報を低次元空
間において完全に保つことは原理的に不可能であって、
歪んだ空間上での点の分布情報を頼りにして試行錯誤に
より特性パラメータを探索することになる。その結果、
図7に示した構成でも第2インタフェース42に提示さ
れる点の分布情報を把握することに熟練を要し、結果的
に作業者である人Mの疲労度が高くなったり、対象シス
テム1の出力を最適化するような特性パラメータの探索
に多大な時間を要したりすることになる。
Since the interactive optimizing apparatus shown in FIG. 7 does not use the optimizing unit 3, both the evaluation of the output of the target system 1 and the search for the characteristic parameter for optimizing the output of the target system 1 are all performed. Person M will do it. In this configuration, a characteristic parameter that optimizes the output of the target system 1 is determined by the person M globally judging from the distribution of points in the visualized low-dimensional space presented on the second interface 42. Since it is generated, it is possible to make a global judgment that is good for the person M and optimize the characteristic parameters in a relatively short time. However, since the mapping is performed from the high-dimensional space (the space of the characteristic parameter) to the low-dimensional space (the space presented to the second interface 42), the information of the positional relationship in the high-dimensional space is completely converted in the low-dimensional space. It is impossible in principle to keep
The characteristic parameters are searched for by trial and error, relying on the distribution information of points on the distorted space. as a result,
Even the configuration shown in FIG. 7 requires skill in grasping the distribution information of the points presented on the second interface 42, and as a result, the degree of fatigue of the worker M increases, It takes a lot of time to search for a characteristic parameter that optimizes the output.

【0023】上述のように、図5ないし図7に示した対
話型最適化装置では、いずれの構成においても、対象シ
ステムの出力を最適化するのに多くの時間を必要とし、
結果的に作業者の疲労度を高くするのであって、これら
の問題が実用化を阻害する要因になっている。
As described above, in any of the configurations of the interactive optimizing apparatus shown in FIGS. 5 to 7, it takes a lot of time to optimize the output of the target system.
As a result, the degree of fatigue of the worker is increased, and these problems are factors that hinder practical use.

【0024】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、システムを対話的に最適化する際に
比較的短時間で最適化が可能であり、結果的に作業者の
疲労度を低減することができる対話型最適化装置を提供
することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to make it possible to optimize a system interactively in a relatively short period of time, and consequently, to optimize the system. An object of the present invention is to provide an interactive optimization device capable of reducing the degree of fatigue.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、上記
目的を達成するために、n次元の特性パラメータによっ
て出力特性が変化する対象システムの出力を提示する第
1インタフェースと、対象システムの特性に応じた評価
値を出力する評価部と、対象システムに与える特性パラ
メータを生成する最適化部と、最適化部から出力される
n次元の特性パラメータから視覚化可能な低次元空間に
写像する機能と前記低次元空間の点からn次元の特性パ
ラメータを逆写像する機能とを有した写像部と、写像部
による特性パラメータの前記低次元空間への写像を提示
する機能と前記低次元空間内への点の入力を受けて写像
部に与える第2インタフェースと、第2インタフェース
からの入力に基づいて写像部で生成された特性パラメー
タを最適化部に与える最適解追加部とを備え、最適化部
では評価部から与えられた評価値に基づいて生成した特
性パラメータの解候補と最適解追加部から与えられた特
性パラメータの解候補とから最適解を選択して特性パラ
メータとして対象システムに適用することを特徴にして
いる。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a first interface for presenting an output of a target system in which an output characteristic changes according to an n-dimensional characteristic parameter; An evaluation unit that outputs an evaluation value according to the characteristic; an optimization unit that generates a characteristic parameter to be given to the target system; and an n-dimensional characteristic parameter output from the optimization unit, which maps to a low-dimensional space that can be visualized. A mapping unit having a function and a function of inversely mapping an n-dimensional characteristic parameter from a point in the low-dimensional space; a function of presenting a mapping of the characteristic parameter to the low-dimensional space by the mapping unit; A second interface that receives an input of points to the mapping unit and receives the input of points, and provides the optimization unit with the characteristic parameters generated by the mapping unit based on the input from the second interface. An optimization solution adding unit that optimizes the solution based on the characteristic parameter solution candidate generated based on the evaluation value given from the evaluation unit and the characteristic parameter solution candidate given from the optimal solution adding unit. It is characterized in that it is selected and applied as a characteristic parameter to the target system.

【0026】また、請求項2の発明は、上記目的の達成
のために、n次元の特性パラメータによって出力特性が
変化する対象システムの出力を提示する機能と人の判断
に基づく評価値の入力を受ける第3インタフェースと、
対象システムに与える特性パラメータを生成する最適化
部と、最適化部から出力されるn次元の特性パラメータ
から視覚化可能な低次元空間に写像する機能と前記低次
元空間の点からn次元の特性パラメータを逆写像する機
能とを有した写像部と、写像部による特性パラメータの
前記低次元空間への写像を提示する機能と人の判断に基
づく前記低次元空間内への点の入力を受けて写像部に与
える第2インタフェースと、第2インタフェースからの
入力に基づいて写像部で生成された特性パラメータを最
適化部に与える最適解追加部とを備え、最適化部では第
3インタフェースを通して与えられた評価値に基づいて
生成した特性パラメータの解候補と最適解追加部から与
えられた特性パラメータの解候補とから最適解を選択し
て特性パラメータとして対象システムに適用することを
特徴にしている。
According to a second aspect of the present invention, in order to achieve the above object, a function of presenting an output of a target system whose output characteristic changes according to an n-dimensional characteristic parameter and an input of an evaluation value based on human judgment are provided. A third interface to receive;
An optimization unit for generating a characteristic parameter to be given to the target system; a function of mapping the n-dimensional characteristic parameter output from the optimization unit to a low-dimensional space that can be visualized; and an n-dimensional characteristic from the point of the low-dimensional space A mapping unit having a function of inversely mapping parameters, and a function of presenting a mapping of the characteristic parameter to the low-dimensional space by the mapping unit and receiving a point input into the low-dimensional space based on a judgment of a person. A second interface provided to the mapping unit; and an optimum solution adding unit providing the characteristic parameter generated by the mapping unit based on the input from the second interface to the optimizing unit. Characteristic parameters by selecting the optimal solution from the characteristic parameter solution candidates generated based on the evaluated values and the characteristic parameter solution candidates given by the optimal solution adding unit. It has the feature to be applied to the target system by.

【0027】上記構成を採用したことによって、試行錯
誤によらず最適化部が最適化手法を用いることによりn
次元空間で最適解を探索するとともに、対象システムに
与えるn次元の特性パラメータを可視化し作業者に示す
ことによって人が得意とする大局的な判断に基づいた解
候補の探索も可能とし、最適解追加部によって最適化部
で生成した解候補に人が選択した解候補を加えること
で、両解候補を統合することができる。その結果、比較
的早い段階で最適解に収束させることが可能になり、対
話型最適化における作業者の疲労度を軽減させて実用レ
ベルの最適化を実現することができる。
By employing the above configuration, the optimizing unit uses the optimizing method without trial and error.
In addition to searching for the optimal solution in the three-dimensional space, visualizing the n-dimensional characteristic parameters given to the target system and showing it to the operator enables searching for a solution candidate based on the global judgment that the person is good at, By adding the solution candidate selected by the person to the solution candidate generated by the optimizing unit by the adding unit, both solution candidates can be integrated. As a result, it is possible to converge to the optimal solution at a relatively early stage, and it is possible to reduce the fatigue of the operator in the interactive optimization and to realize a practical level of optimization.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)本実施形態
では、図1に示すように、図5に示した従来構成に対し
て、写像部5と最適解追加部6と第2インタフェース4
2とを追加した構成になっている。第2インタフェース
42は3次元以下である空間を評価空間として提示する
とともに、評価空間において対象システム1に与える特
性パラメータを指定できるように構成されている。ま
た、写像部5は、n次元空間と上述した評価空間との相
互変換を行う機能を有し、最適化部3において生成され
たn次元の特性パラメータを第2インタフェース42に
表示される評価空間に写像し、また第2インタフェース
42に表示された評価空間で指定された人Mの評価をn
次元の特性パラメータに逆写像する。最適解追加部6で
は、第2インタフェース部42から入力された人Mの評
価に対応して写像部5で逆写像されたn次元の特性パラ
メータを最適化部3に与える機能を有する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) In this embodiment, as shown in FIG. 1, a mapping unit 5, an optimum solution adding unit 6, and a second unit are added to the conventional configuration shown in FIG. Interface 4
2 is added. The second interface 42 is configured to present a space of three dimensions or less as an evaluation space and to specify a characteristic parameter given to the target system 1 in the evaluation space. Further, the mapping unit 5 has a function of performing mutual conversion between the n-dimensional space and the above-described evaluation space, and the n-dimensional characteristic parameter generated in the optimization unit 3 is displayed on the second interface 42 in the evaluation space. And the evaluation of the person M specified in the evaluation space displayed on the second interface 42 is represented by n
Inverse maps to dimensional characteristic parameters. The optimum solution adding unit 6 has a function of giving the n-dimensional characteristic parameter inversely mapped by the mapping unit 5 to the optimizing unit 3 in accordance with the evaluation of the person M input from the second interface unit 42.

【0029】図1に示した本実施形態の対話型最適化装
置は、図5に示した従来構成と同様に、まず最適化部3
がn次元の特性パラメータを生成する。最適化部3にお
いて1回目に特性パラメータを生成する際には対象シス
テム1に関する情報が最適化部3に与えられていないか
ら、1回目は特性パラメータを乱数で生成する。最適化
部3において生成されたn次元の特性パラメータが対象
システム1に適用されると、対象システム1の特性が確
定し、対象システム1の出力も確定する。対象システム
1の出力は評価部2において評価され、評価部2からの
評価値が最適化部3にフィードバックされる。このとき
同時に、対象システム1の出力が第1インタフェース4
1を通して使用者に提示される。また、評価部2からの
評価値が渡された最適化部3では、評価値を向上させる
方向に対象システム1へのn次元の特性パラメータを生
成して対象システム1に適用する。
The interactive optimizing apparatus according to the present embodiment shown in FIG. 1 first has an optimizing unit 3 similar to the conventional configuration shown in FIG.
Generates an n-dimensional characteristic parameter. When information of the target system 1 is not given to the optimization unit 3 when the optimization unit 3 generates the characteristic parameters for the first time, the characteristic parameters are generated by random numbers for the first time. When the n-dimensional characteristic parameter generated by the optimization unit 3 is applied to the target system 1, the characteristics of the target system 1 are determined, and the output of the target system 1 is also determined. The output of the target system 1 is evaluated by the evaluation unit 2, and the evaluation value from the evaluation unit 2 is fed back to the optimization unit 3. At this time, the output of the target system 1 is
1 to the user. The optimization unit 3 to which the evaluation value from the evaluation unit 2 has been passed generates an n-dimensional characteristic parameter to the target system 1 in a direction to improve the evaluation value, and applies it to the target system 1.

【0030】ここまでの動作は図5に示した従来構成と
同様であるが、本実施形態では、上述の動作に併せて以
下の動作も行う。すなわち、最適化部3において生成さ
れたn次元の特性パラメータと評価部2から出力された
評価値とが写像部5に渡される。いま、第2インタフェ
ース42における評価空間が2次元空間であるものとす
れば、写像部5はn次元の特性パラメータを2次元空間
に写像し、評価値とともに第2インタフェース42に渡
す。したがって、第2インタフェース42には、2次元
空間である評価空間に特性パラメータに対応する点の位
置が表示されるから、人Mはこれらを観察することによ
り大局的な視点から最適解が存在すると思われる位置を
評価空間内で点として指定する。ここに、評価値につい
ては評価空間において濃淡などによって示される。
The operation up to this point is the same as that of the conventional configuration shown in FIG. 5, but in this embodiment, the following operation is also performed in addition to the above operation. That is, the n-dimensional characteristic parameter generated by the optimization unit 3 and the evaluation value output from the evaluation unit 2 are passed to the mapping unit 5. Now, assuming that the evaluation space in the second interface 42 is a two-dimensional space, the mapping unit 5 maps the n-dimensional characteristic parameters to the two-dimensional space, and passes the n-dimensional characteristic parameters to the second interface 42 together with the evaluation values. Therefore, since the position of the point corresponding to the characteristic parameter is displayed in the evaluation space which is a two-dimensional space on the second interface 42, the person M observes these points and finds that an optimal solution exists from a global viewpoint. The likely position is specified as a point in the evaluation space. Here, the evaluation value is indicated by shading in the evaluation space.

【0031】第2インタフェース42を通して人Mが評
価空間で入力した点の座標は、写像部5においてn次元
空間に逆写像されることにより、写像部5においてn次
元の特性パラメータが生成される。そして、この特性パ
ラメータが最適解追加部6へ渡される。ところで、本実
施形態では最適化部3では遺伝的アルゴリズムを採用し
て個体ベースの多点探索を行っており、最適化部3の内
部では複数のn次元の特性パラメータを生成する。ここ
で、人Mが大局的な判断能力を用いて最適解の候補とし
て選んだ解(つまり、評価空間における点)は解の探索
に有効である可能性が高いから、最適解追加部6ではn
次元の特性パラメータに逆写像されたこの解を、最適化
部3の複数の候補の中に新規追加するか、もしくは評価
が悪かったn次元の特性パラメータと入れ換える。
The coordinates of points input by the person M in the evaluation space through the second interface 42 are inversely mapped in the mapping unit 5 to the n-dimensional space, so that the mapping unit 5 generates n-dimensional characteristic parameters. Then, the characteristic parameters are passed to the optimum solution adding unit 6. In the present embodiment, the optimization unit 3 employs a genetic algorithm to perform an individual-based multipoint search, and generates a plurality of n-dimensional characteristic parameters inside the optimization unit 3. Here, the solution (that is, a point in the evaluation space) selected by the person M as a candidate for the optimum solution using the global judgment ability is highly likely to be effective in searching for a solution. n
This solution inversely mapped to the dimensional characteristic parameter is newly added to a plurality of candidates of the optimization unit 3 or replaced with an n-dimensional characteristic parameter with poor evaluation.

【0032】以上のようにして、本来探索すべきn次元
の特性パラメータ空間での解の探索を最適化部3がアル
ゴリズムに基づいて行い、人Mが視覚的に最適解と推察
した解候補を最適解追加部6が最適化部3の解候補に加
えることで、両者の長所を組み合わせた解探索が実現で
きる。つまり、基本的には最適化部3が最適化手法に基
づいて多数の解候補を生成することで人Mの負担を軽減
しながらも、人Mの主観に基づいて写像部5が生成した
特性パラメータを解候補として加えることで、人Mの主
観を反映した特性パラメータを対象システム1に与える
ことが可能になるのである。
As described above, the optimization unit 3 performs the search for the solution in the n-dimensional characteristic parameter space to be originally searched based on the algorithm, and the solution candidate which the person M visually supposes as the optimum solution is determined. By adding the optimal solution adding unit 6 to the solution candidates of the optimizing unit 3, a solution search combining the advantages of both can be realized. In other words, the characteristics generated by the mapping unit 5 based on the subjectivity of the person M while reducing the burden on the person M by the optimization unit 3 generating a large number of solution candidates based on the optimization method. By adding the parameter as a solution candidate, it becomes possible to provide the target system 1 with a characteristic parameter reflecting the subjectivity of the person M.

【0033】なお、写像部5での写像には、主成分分析
のような線形写像のほか、非線形写像 (NLM)(J.
W. Sammon: A Nonlinear Mapping for Data Structure
Analysis, IEEE Trans. on Computers C-18, No.5, pp.
401-409 (1969))、Visor (A. Koenig, O. Bulmahn,
M. Glesner: Systematic Methods for Multivariate Da
ta Visualization and Numerical Assessment of Class
Separability and Overlap in Automated Visual Indu
strial Quality Control, 5th British MachineVision
Conference, pp.195-204 (1994))、TOPAS(A. Koenig:
A Survey of Multivariate Data Projection, Visuali
zation and Interactive Analysis, 5thInt'l Conf. on
Soft Computing and Information/Intelligent System
s, pp.55-59 (1998))、Genetic Programmingを用いる
方法(G. Venturini, M. Slimane, F. Morin, J. P. As
selin de Beauville: On Using Interactive Genetic A
lgorithms for Knowledge Discovery in Databases, 7t
h Int'l Conf. on GeneticAlgorithms, pp.696-703 (19
97))や、自己組織化マップ(T. Kohonen(徳高平蔵・
岸田悟・藤村喜久郎訳): 自己組織化マップ, シュプリ
ンガー・フェアラーク東京,1996)などの写像化技術を
採用することができる。
The mapping in the mapping unit 5 includes a linear mapping such as principal component analysis, and a non-linear mapping (NLM) (J.
W. Sammon: A Nonlinear Mapping for Data Structure
Analysis, IEEE Trans. On Computers C-18, No.5, pp.
401-409 (1969)), Visor (A. Koenig, O. Bulmahn,
M. Glesner: Systematic Methods for Multivariate Da
ta Visualization and Numerical Assessment of Class
Separability and Overlap in Automated Visual Indu
strial Quality Control, 5th British MachineVision
Conference, pp.195-204 (1994)), TOPAS (A. Koenig:
A Survey of Multivariate Data Projection, Visuali
zation and Interactive Analysis, 5thInt'l Conf.on
Soft Computing and Information / Intelligent System
s, pp.55-59 (1998)), a method using Genetic Programming (G. Venturini, M. Slimane, F. Morin, JP As
selin de Beauville: On Using Interactive Genetic A
lgorithms for Knowledge Discovery in Databases, 7t
h Int'l Conf.on GeneticAlgorithms, pp.696-703 (19
97)) and self-organizing maps (T. Kohonen
Satoru Kishida / Kikuro Fujimura: Self-Organizing Maps, Springer-Veerark Tokyo, 1996) and other mapping technologies can be used.

【0034】また、写像部5での逆写像には、自己組織
化マップを用いれば予めn次元から2次元に写像する時
に数千、数万のn次元座標と2次元座標との対応が記憶
されるので、容易に逆写像が実現できる。その他の写像
手法でも、遺伝的アルゴリズムを用いた逆写像のための
探索と組み合わせることで逆写像は可能であり、この技
術は、H. Takagi, T. Noda, and S.-B. Cho, Psycholog
ical Space to Hold Impression Among Media in Commo
n for Media Database Retrieval System, IEEE Int'l
Conf. on System, Man, and Cybernetics (SMC'99), To
kyo, Japan, Vol.VI, pp. 263-268 (Oct. 12--15, 199
9)において開示している。
When the self-organizing map is used, the correspondence between the thousands and tens of thousands of n-dimensional coordinates and the two-dimensional coordinates is stored in the inverse mapping by the mapping unit 5 when the n-dimensional mapping is performed in advance. Therefore, reverse mapping can be easily realized. With other mapping methods, inverse mapping is possible by combining it with search for inverse mapping using a genetic algorithm, and this technique is described in H. Takagi, T. Noda, and S.-B. Cho, Psycholog
ical Space to Hold Impression Among Media in Commo
n for Media Database Retrieval System, IEEE Int'l
Conf.on System, Man, and Cybernetics (SMC'99), To
kyo, Japan, Vol.VI, pp. 263-268 (Oct. 12--15, 199
It is disclosed in 9).

【0035】本実施形態を図5に示した従来構成と比較
する実験を行ったところ、以下の結果が得られた。数1
は遺伝的アルゴリズムの性能評価において広く用いられ
ているSchafferの第2関数を修正したものである。ただ
し、mは関数の複雑度を変えるための数値で、評価実験
では、m=3およびm=5を採用した。評価実験では数
1の値が対象システム1の特性であり、最適化部3で
は、最適値すなわち数1の値を最大にするようなxi
(i=1,2,…,m)を探し出すことが対象システム
1の最適化になる。
An experiment comparing the present embodiment with the conventional configuration shown in FIG. 5 yielded the following results. Number 1
Is a modified version of Schaffer's second function, which is widely used in the performance evaluation of genetic algorithms. Here, m is a numerical value for changing the complexity of the function, and m = 3 and m = 5 were adopted in the evaluation experiment. In the evaluation experiment, the value of Equation 1 is a characteristic of the target system 1, and the optimizing unit 3 sets the optimal value, that is, xi such that the value of Equation 1 is maximum.
Finding (i = 1, 2,..., M) is the optimization of the target system 1.

【0036】[0036]

【数1】 (Equation 1)

【0037】本実施形態において6名の被験者が最適解
の探索を行った。また、最適化部3では遺伝的アルゴリ
ズム(以下、「GA」という)を最適化手法として用い
た。遺伝的アルゴリズムの各パラメータは個体数を2
0、交差率を0.9、突然変異率を1/80、ビット数
を16とし、10世代目まで実験を行った。
In this embodiment, six subjects searched for the optimal solution. The optimizing unit 3 uses a genetic algorithm (hereinafter, referred to as “GA”) as an optimizing method. Each parameter of the genetic algorithm reduces the number of individuals to 2
The experiment was performed up to the tenth generation with 0, the crossover rate being 0.9, the mutation rate being 1/80, and the number of bits being 16.

【0038】図2(a)はm=3、図2(b)はm=5
の場合について、収束結果を図5に示した従来構成と比
較したものである。図2における実線Aは本実施形態に
おける6名の平均値であり、他の線は図5に示した従来
例においてそれぞれ個体数が20、100、1000の
場合の6名の平均値である。対話型最適化装置では、G
Aの個体数は使用者の疲労問題を考えると高々20個程
度にせざるを得ない。このような少ない個体数で数1に
示した複雑な関数を探索することは、従来の対話型最適
化装置では不可能であって40世代でもまったく収束し
ていない。個体数を100個、1000個と増加させる
と収束し始めるが、このように大きな個体数では、人の
疲労の観点からして対話型最適化装置として現実的では
ない。これに対して、本実施形態における対話型最適化
装置では、個体数がわずか20個であっても、従来の対
話型最適化装置において個体数を100個あるいは10
00個とした場合と同程度の収束性能が得られることが
わかった。したがって、疲労問題が実用化の阻害要因に
なりがちな対話型最適化装置の問題を大きく改善すると
言える。
FIG. 2A shows m = 3, and FIG. 2B shows m = 5.
In this case, the convergence result is compared with the conventional configuration shown in FIG. The solid line A in FIG. 2 is the average value of the six persons in the present embodiment, and the other lines are the average values of the six persons in the conventional example shown in FIG. In the interactive optimizer, G
Considering the problem of user fatigue, the number of individuals of A must be at most about 20. Searching for the complex function shown in Equation 1 with such a small number of individuals is impossible with a conventional interactive optimizer, and does not converge at all for 40 generations. When the number of individuals is increased to 100 or 1000, convergence starts, but with such a large number of individuals, it is not practical as an interactive optimization device from the viewpoint of human fatigue. On the other hand, in the interactive optimizing apparatus according to the present embodiment, even if the number of individuals is only 20, the number of individuals is 100 or 10 in the conventional interactive optimizing apparatus.
It was found that the same convergence performance as in the case of 00 was obtained. Therefore, it can be said that the problem of the interactive optimizing apparatus, in which the fatigue problem tends to be a hindrance factor for practical use, is greatly improved.

【0039】なお、本実施形態の評価実験において、最
適化部3で遺伝的アルゴリズムを用いる例を説明した
が、遺伝的アルゴリズムに基づく最適化に限定されるも
のではなく、対話型設計を可能にする任意の最適化手法
を用いることができる。
In the evaluation experiment of this embodiment, an example in which the optimization unit 3 uses a genetic algorithm has been described. However, the present invention is not limited to the optimization based on the genetic algorithm, and enables an interactive design. Any optimization technique can be used.

【0040】(第2の実施の形態)本実施形態は、図3
に示すように、図6に示した従来構成に対して、第2イ
ンタフェース42、写像部5、最適解追加部6を付加し
た構成を有している。これらの構成は第1の実施の形態
において説明した同符号の構成と同様の機能を有してい
る。
(Second Embodiment) This embodiment is similar to FIG.
As shown in FIG. 6, a second interface 42, a mapping unit 5, and an optimum solution adding unit 6 are added to the conventional configuration shown in FIG. These configurations have the same functions as the configurations of the same reference numerals described in the first embodiment.

【0041】図3に示す対話型最適化装置では、図6に
示した従来構成と同様に、まず最適化部3がn次元の特
性パラメータを生成する。最適化部3において1回目に
特性パラメータを生成する際には特性パラメータを乱数
で生成する。最適化部3において生成されたn次元の特
性パラメータが対象システム1に適用されると、対象シ
ステム1の特性が確定し、対象システム1の出力も確定
する。対象システム1の出力は、第3インタフェース4
3を介して人Mに提示される。人Mは提示された対象シ
ステム1の出力に対して感性や知識に基づいて対象シス
テム1の性能を評価し、第3インタフェース43を通し
て最適化部3に評価値を返す。つまり、人Mは対象シス
テム1の出力を主観的に評価して主観評価値を第3イン
タフェース43に入力し、第3インタフェース43では
主観評価値を最適化部3に転送する。最適化部43では
第3インタフェース43からの主観評価値に基づいて、
主観評価値を向上させるように対象システム1へのn次
元の特性パラメータを生成する。
In the interactive optimizing device shown in FIG. 3, the optimizing unit 3 first generates n-dimensional characteristic parameters, as in the conventional configuration shown in FIG. When the optimization unit 3 generates the characteristic parameters for the first time, the characteristic parameters are generated by random numbers. When the n-dimensional characteristic parameter generated by the optimization unit 3 is applied to the target system 1, the characteristics of the target system 1 are determined, and the output of the target system 1 is also determined. The output of the target system 1 is the third interface 4
3 to the person M. The person M evaluates the performance of the target system 1 on the basis of the presented output of the target system 1 based on sensitivity and knowledge, and returns an evaluation value to the optimization unit 3 through the third interface 43. That is, the person M subjectively evaluates the output of the target system 1 and inputs the subjective evaluation value to the third interface 43, and the third interface 43 transfers the subjective evaluation value to the optimizing unit 3. In the optimization unit 43, based on the subjective evaluation value from the third interface 43,
An n-dimensional characteristic parameter to the target system 1 is generated so as to improve the subjective evaluation value.

【0042】一方、最適化部3では第2インタフェース
42を通して人Mが入力した評価空間での点から写像部
5でn次元空間に逆写像したn次元の特性パラメータを
解候補とし、最適化部3において最適化手法により生成
された解候補に写像部5で生成した解候補を加える。こ
のように、本来探索すべきn次元の特性パラメータ空間
での解探索を最適化部3が最適化手法を実現するアルゴ
リズムに基づいて行うとともに、人Mが視覚的に最適解
と推察した解候補を最適解追加部6が追加することによ
って、第1の実施の形態と同様に、両者の長所を組み合
わせた解探索が可能になるのである。他の構成および動
作は第1の実施の形態と同様である。
On the other hand, the optimizing unit 3 uses the n-dimensional characteristic parameters inversely mapped in the n-dimensional space by the mapping unit 5 from points in the evaluation space inputted by the person M through the second interface 42 as solution candidates, and In step 3, the solution candidate generated by the mapping unit 5 is added to the solution candidate generated by the optimization method. As described above, the optimization unit 3 performs the solution search in the n-dimensional characteristic parameter space to be originally searched based on the algorithm for realizing the optimization method, and the solution candidate which the person M visually infers as the optimum solution. Is added by the optimal solution adding unit 6, a solution search combining the advantages of both is made possible as in the first embodiment. Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment.

【0043】対象システム1をシンセサイザとして本実
施形態を適用した例を図4に示す。人Mはシンセサイザ
から送出される音を評価し、第3インタフェース43を
通して評価値を最適化部3に返す。また、第2インタフ
ェースを通して評価空間内で最適解が存在すると考えら
れる点Xを入力する。第2インタフェース43において
は、対象システム1に与えられた特性パラメータに対応
する点が表示されるだけではなく、各点の濃度によって
第3インターフェース43から入力された評価値も表示
される。図示例では、黒塗り、斜線、点、白抜きの順で
評価値が低くなる例を示している。第2インタフェース
43の画面上では実際には明度によって評価値を表した
り、色によって評価値を表したりする。このような評価
値の分布を視覚的に観察することによって最適解が存在
すると推察される位置に人Mが新たに点Xを入力すれ
ば、この点Xに対応する特性パラメータが解候補として
最適化部3に入力されるのである。なお、図示例では対
象システム1としてシンセサイザの音を最適化する例を
示しているが、本実施形態の構成は対象システム1とし
てシンセサイザを用いる場合に限定されるものではな
い。
FIG. 4 shows an example in which the present embodiment is applied to the target system 1 as a synthesizer. The person M evaluates the sound transmitted from the synthesizer and returns an evaluation value to the optimization unit 3 through the third interface 43. Further, a point X at which an optimal solution is considered to exist in the evaluation space is input through the second interface. In the second interface 43, not only points corresponding to the characteristic parameters given to the target system 1 are displayed, but also the evaluation values input from the third interface 43 according to the density of each point. In the illustrated example, an example is shown in which the evaluation value decreases in the order of black painting, oblique lines, dots, and white outlines. On the screen of the second interface 43, the evaluation value is actually represented by lightness or the evaluation value is represented by color. If the person M newly inputs a point X at a position where it is presumed that an optimal solution exists by visually observing the distribution of such evaluation values, the characteristic parameter corresponding to this point X becomes the optimal solution candidate. This is input to the conversion unit 3. In the illustrated example, the sound of the synthesizer is optimized as the target system 1, but the configuration of the present embodiment is not limited to the case where the synthesizer is used as the target system 1.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明は上述のように、試行錯誤ではな
く最適化部が最適化手法を用いることによりn次元空間
で最適解を探索するとともに、対象システムに与えるn
次元の特性パラメータを可視化し作業者に示すことによ
って人が得意とする大局的な判断に基づいた解候補の探
索も可能とし、最適解追加部によって最適化部で生成し
た解候補に人が選択した解候補を加えることで、両解候
補を統合することができる。その結果、比較的早い段階
(つまり、比較的短時間)で最適解に収束させることが
可能になり、対話型最適化における作業者の疲労度を軽
減させて実用レベルの最適化を実現することができると
いう利点がある。
According to the present invention, as described above, the optimization unit uses the optimization method instead of trial and error to search for the optimal solution in the n-dimensional space and to provide the n to the target system.
By visualizing the dimensional characteristic parameters and showing them to the operator, it is also possible to search for solution candidates based on the global judgment that the person is good at, and the optimal solution adding unit selects the solution candidate generated by the optimization unit By adding the calculated solution candidates, both solution candidates can be integrated. As a result, it is possible to converge to an optimal solution in a relatively early stage (that is, in a relatively short time), and to reduce a worker's fatigue in interactive optimization, thereby achieving a practical level of optimization. There is an advantage that can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態を示すブロック図で
ある。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】同上の性能評価の実験結果を示すグラフ図であ
る。
FIG. 2 is a graph showing experimental results of performance evaluation of the above.

【図3】本発明の第2の実施の形態を示すブロック図で
ある。
FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図4】同上の応用例を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing an application example of the above.

【図5】従来構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a conventional configuration.

【図6】他の従来構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing another conventional configuration.

【図7】別の従来構成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing another conventional configuration.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 対象システム 2 評価部 3 最適化部 5 写像部 6 最適解追加部 41 第1インタフェース 42 第2インタフェース 43 第3インタフェース DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Target system 2 Evaluation part 3 Optimization part 5 Mapping part 6 Optimal solution addition part 41 1st interface 42 2nd interface 43 3rd interface

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 n次元の特性パラメータによって出力特
性が変化する対象システムの出力を提示する第1インタ
フェースと、対象システムの特性に応じた評価値を出力
する評価部と、対象システムに与える特性パラメータを
生成する最適化部と、最適化部から出力されるn次元の
特性パラメータから視覚化可能な低次元空間に写像する
機能と前記低次元空間の点からn次元の特性パラメータ
を逆写像する機能とを有した写像部と、写像部による特
性パラメータの前記低次元空間への写像を提示する機能
と前記低次元空間内への点の入力を受けて写像部に与え
る第2インタフェースと、第2インタフェースからの入
力に基づいて写像部で生成された特性パラメータを最適
化部に与える最適解追加部とを備え、最適化部では評価
部から与えられた評価値に基づいて生成した特性パラメ
ータの解候補と最適解追加部から与えられた特性パラメ
ータの解候補とから最適解を選択して特性パラメータと
して対象システムに適用することを特徴とする対話型最
適化装置。
1. A first interface for presenting an output of a target system whose output characteristic changes according to an n-dimensional characteristic parameter, an evaluation unit for outputting an evaluation value corresponding to the characteristic of the target system, and a characteristic parameter given to the target system , A function of mapping the n-dimensional characteristic parameters output from the optimizer into a low-dimensional space that can be visualized, and a function of inversely mapping the n-dimensional characteristic parameters from the point of the low-dimensional space. A mapping unit having a function of presenting a mapping of characteristic parameters to the low-dimensional space by the mapping unit, a second interface for receiving an input of a point in the low-dimensional space, and providing the input to the mapping unit; An optimal solution adding unit that gives the characteristic parameters generated by the mapping unit based on the input from the interface to the optimizing unit, and the optimizing unit evaluates the characteristic given by the evaluating unit. Interactive optimization characterized by selecting the optimal solution from the solution candidate of the characteristic parameter generated based on the value and the solution candidate of the characteristic parameter given from the optimal solution adding unit, and applying it to the target system as the characteristic parameter. apparatus.
【請求項2】 n次元の特性パラメータによって出力特
性が変化する対象システムの出力を提示する機能と人の
判断に基づく評価値の入力を受ける第3インタフェース
と、対象システムに与える特性パラメータを生成する最
適化部と、最適化部から出力されるn次元の特性パラメ
ータから視覚化可能な低次元空間に写像する機能と前記
低次元空間の点からn次元の特性パラメータを逆写像す
る機能とを有した写像部と、写像部による特性パラメー
タの前記低次元空間への写像を提示する機能と人の判断
に基づく前記低次元空間内への点の入力を受けて写像部
に与える第2インタフェースと、第2インタフェースか
らの入力に基づいて写像部で生成された特性パラメータ
を最適化部に与える最適解追加部とを備え、最適化部で
は第3インタフェースを通して与えられた評価値に基づ
いて生成した特性パラメータの解候補と最適解追加部か
ら与えられた特性パラメータの解候補とから最適解を選
択して特性パラメータとして対象システムに適用するこ
とを特徴とする対話型最適化装置。
2. A function for presenting an output of a target system whose output characteristic changes according to an n-dimensional characteristic parameter, a third interface receiving an evaluation value based on human judgment, and a characteristic parameter to be given to the target system. An optimizing unit; a function of mapping an n-dimensional characteristic parameter output from the optimizing unit to a low-dimensional space that can be visualized; and a function of inversely mapping the n-dimensional characteristic parameter from a point in the low-dimensional space. A mapping unit, a function of presenting the mapping of the characteristic parameters to the low-dimensional space by the mapping unit, and a second interface to the mapping unit upon receiving a point input into the low-dimensional space based on the judgment of a person, An optimum solution adding unit for giving the characteristic parameter generated by the mapping unit based on an input from the second interface to the optimizing unit, wherein the optimizing unit includes a third interface The characteristic feature is that the optimal solution is selected from the solution candidate of the characteristic parameter generated based on the evaluation value given through the process and the solution candidate of the characteristic parameter given from the optimal solution adding unit, and is applied to the target system as the characteristic parameter. Interactive optimizer.
JP2000182213A 2000-06-16 2000-06-16 Interactive optimizing device Withdrawn JP2002007998A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000182213A JP2002007998A (en) 2000-06-16 2000-06-16 Interactive optimizing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000182213A JP2002007998A (en) 2000-06-16 2000-06-16 Interactive optimizing device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002007998A true JP2002007998A (en) 2002-01-11

Family

ID=18683018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000182213A Withdrawn JP2002007998A (en) 2000-06-16 2000-06-16 Interactive optimizing device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002007998A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007257380A (en) * 2006-03-23 2007-10-04 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Optimal parameter search method and program thereof
JP2008071255A (en) * 2006-09-15 2008-03-27 Saga Univ Pattern generating method using self-organizing map, its program and device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007257380A (en) * 2006-03-23 2007-10-04 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Optimal parameter search method and program thereof
JP4727473B2 (en) * 2006-03-23 2011-07-20 株式会社豊田中央研究所 Optimal parameter search method and program thereof
JP2008071255A (en) * 2006-09-15 2008-03-27 Saga Univ Pattern generating method using self-organizing map, its program and device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3159242B2 (en) Emotion generating apparatus and method
WO2019097071A1 (en) Training a neural network model
JP6859577B2 (en) Learning methods, learning programs, learning devices and learning systems
JPH11250030A (en) Evolution type algorithm execution system and program recording medium therefor
JP2022527370A (en) Change the appearance of hair
Monmarché et al. Imagine: a tool for generating HTML style sheets with an interactive genetic algorithm based on genes frequencies
Takagi Active user intervention in an EC search
US6009394A (en) System and method for interfacing a 2D or 3D movement space to a high dimensional sound synthesis control space
JP2002007998A (en) Interactive optimizing device
JP2021144461A (en) Learning device and inference device
JP2021111299A (en) Learning device, learning method, learning program, identification device, identification method, and identification program
JPH08314892A (en) Rate of interest predicting system applying neural net to econometric model
WO2021162055A1 (en) Mental image visualization method, mental image visualization device and program
US20170011309A1 (en) System and method for layered, vector cluster pattern with trim
JP4049522B2 (en) Information distribution apparatus and information distribution method
Kim et al. Genetic algorithm with knowledge-based encoding for interactive fashion design
JP2509860B2 (en) Pattern generator
JP2723070B2 (en) User interface device with human image display
Monmarché et al. On generating HTML style sheets with an interactive genetic algorithm based on gene frequencies
Choi et al. Interfacing sound synthesis to movement for exploring high-dimensional systems in a virtual environment
Csapo et al. Perceptual interpolation and open-ended exploration of auditory icons and earcons
JP7092228B1 (en) Learning equipment, learning methods and programs
WO2024075251A1 (en) Data generation system, industrial machine, data generation method, and data generation program
US20220351479A1 (en) Style transfer program and style transfer method
JP3799905B2 (en) Keyword visualization method and apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20070904