JP5359531B2 - Genetic processing apparatus, genetic processing method and program - Google Patents

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本発明は、遺伝的処理装置、遺伝的処理方法およびプログラムに関する。   The present invention relates to a genetic processing apparatus, a genetic processing method, and a program.

遺伝的アルゴリズムまたは遺伝的プログラミング等の進化的計算を用いた画像フィルタの生成方法が知られている(非特許文献1参照)。この方法においては、画像フィルタに対して、交叉、突然変異および選択等の操作を複数回繰り返すことにより、新たな画像フィルタを生成する。このような方法によれば、それぞれの事例に最適であって、解析的に得ることが困難な複雑な構造の画像フィルタを、より少ない労力で設計することができる。   A method for generating an image filter using evolutionary computation such as a genetic algorithm or genetic programming is known (see Non-Patent Document 1). In this method, a new image filter is generated by repeating operations such as crossover, mutation, and selection for an image filter a plurality of times. According to such a method, an image filter having a complicated structure that is optimal for each case and difficult to obtain analytically can be designed with less effort.

前薗正宜 他2名、「遺伝的アルゴリズムによる画像フィルタ設計の研究」、[online]、コンピュータ利用教育協議会、[2008年3月20日検索]、インターネット<URL:http://www.ciec.or.jp/event/2003/papers/pdf/E00086.pdf>Masayoshi Maebuchi and two others, “Study on Image Filter Design Using Genetic Algorithm” [online], Computer Utilization Education Council, [March 20, 2008 search], Internet <URL: http: //www.ciec. or.jp/event/2003/papers/pdf/E00086.pdf>

ところで、このような進化的計算により画像フィルタを生成する方法においては、目的の画像フィルタにどれだけ適合しているかを表す適合度を、各世代の画像フィルタのそれぞれについて算出する。この適合度は、進化的計算によって画像フィルタの世代が進むに従い増加していく。しかし、該世代が進むと、増加が鈍くなり、場合によっては、いくら世代が進んでも適合度が増加しなくなり、結果として目的の画像フィルタが得られないこともある。このような場合、再度、最初の世代から画像フィルタの生成を繰り返さなければならなく、演算コストが膨大となってしまう。   By the way, in the method of generating an image filter by such evolutionary calculation, a fitness indicating how much the image filter is adapted to the target image filter is calculated for each image filter of each generation. This fitness level increases as the generation of image filters progresses through evolutionary computation. However, as the generation progresses, the increase slows down. In some cases, the fitness does not increase no matter how many generations advance, and as a result, the target image filter may not be obtained. In such a case, the generation of the image filter must be repeated again from the first generation, and the calculation cost becomes enormous.

上記課題を解決するために、本発明の第1の態様においては、それぞれの世代において、入力データを処理して処理結果を出力データとして出力する複数の処理部品を組み合わせた少なくとも1つの前世代の変換器から、遺伝的処理により現世代の変換器を生成する生成部と、それぞれの前記現世代の変換器について、学習用入力データから学習用目標データへの変換に対する適合度を算出する適合度算出部と、前記前世代および前記現世代の少なくとも2世代間での適合度の増分が基準値より高い場合に、前記前世代の変換器を元に次世代以降の少なくとも1つの世代の変換器を生成する頻度を高める制御部と、を備える遺伝的処理装置、遺伝的処理方法およびプログラムを提供する。   In order to solve the above problems, in the first aspect of the present invention, at each generation, at least one previous generation in which a plurality of processing components that process input data and output a processing result as output data is combined. A generator that generates a current-generation converter from the converter by genetic processing, and a fitness that calculates the fitness for conversion from the learning input data to the learning target data for each of the current-generation converters When the increment of the fitness between the calculation unit and at least two generations of the previous generation and the current generation is higher than a reference value, the conversion of at least one generation after the next generation based on the conversion of the previous generation And a genetic processing device, a genetic processing method, and a program.

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。   It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.

図1は、本発明の実施形態に係る遺伝的処理装置10の構成を示す。FIG. 1 shows a configuration of a genetic processing apparatus 10 according to an embodiment of the present invention. 図2は、本実施形態に係る処理部品22を直列に組み合わせた構成の変換器20の一例を示す。FIG. 2 shows an example of the converter 20 having a configuration in which the processing components 22 according to this embodiment are combined in series. 図3は、本実施形態に係る処理部品22を木構造に組み合わせた構成の変換器20の一例を示す。FIG. 3 shows an example of the converter 20 having a configuration in which the processing component 22 according to this embodiment is combined with a tree structure. 図4は、本実施形態に係る処理部品22を直列に組み合わせた構成の変換器20に対して行われる遺伝的な操作の一例を示す。FIG. 4 shows an example of genetic operations performed on the converter 20 having a configuration in which the processing components 22 according to this embodiment are combined in series. 図5は、本実施形態に係る処理部品22を木構造に組み合わせた構成の変換器20に対して行われる交叉操作の一例を示す。FIG. 5 shows an example of a crossover operation performed on the converter 20 having a configuration in which the processing components 22 according to the present embodiment are combined in a tree structure. 図6は、本実施形態に係る処理部品22を木構造に組み合わせた構成の変換器20に対して行われる突然変異操作の一例を示す。FIG. 6 shows an example of a mutation operation performed on the converter 20 having a configuration in which the processing component 22 according to this embodiment is combined with a tree structure. 図7は、本実施形態に係る遺伝的処理装置10の処理フローを示す。FIG. 7 shows a processing flow of the genetic processing apparatus 10 according to the present embodiment. 図8は、本実施形態に係る各世代における適合度の最高値の遷移の一例を示す。FIG. 8 shows an example of the transition of the highest value of fitness in each generation according to the present embodiment. 図9は、図7のステップS14における処理フローの一例を示す。FIG. 9 shows an example of the processing flow in step S14 of FIG. 図10は、本実施形態に係る変換器20に設定される残存世代数の一例を示す。FIG. 10 shows an example of the number of remaining generations set in the converter 20 according to this embodiment. 図11は、本実施形態に係るコンピュータ1900のハードウェア構成の一例を示す。FIG. 11 shows an example of a hardware configuration of a computer 1900 according to this embodiment.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。   Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.

図1は、本実施形態に係る遺伝的処理装置10の構成を示す。遺伝的処理装置10は、入力データを処理して処理結果を出力データとして出力する複数の処理部品22の入出力間を組み合わせた変換器20を含む変換器群を進化的計算に基づいて複数世代にわたり進化させる。そして、遺伝的処理装置10は、学習用入力データを学習用目標データへ変換するのに適した変換器20を生成する。   FIG. 1 shows a configuration of a genetic processing apparatus 10 according to the present embodiment. The genetic processing device 10 generates a plurality of generations of converters including a converter 20 that combines input and output of a plurality of processing components 22 that process input data and output processing results as output data based on evolutionary calculation. Evolve over time. Then, the genetic processing device 10 generates a converter 20 suitable for converting learning input data into learning target data.

遺伝的処理装置10は、一例として、コンピュータにより実現される。また、変換器20は、一例として、画像フィルタであってよい。   The genetic processing device 10 is realized by a computer as an example. Moreover, the converter 20 may be an image filter as an example.

遺伝的処理装置10は、変換器格納部34と、学習用入力データ格納部36と、変換処理部38と、学習用出力データ格納部40と、学習用目標データ格納部42と、適合度算出部44と、選択部46と、更新部48と、生成部50と、一時保存部52と、制御部54とを備える。変換器格納部34は、互いに異なる構成の複数の変換器20を格納する。   The genetic processor 10 includes a converter storage unit 34, a learning input data storage unit 36, a conversion processing unit 38, a learning output data storage unit 40, a learning target data storage unit 42, and a fitness calculation. Unit 44, selection unit 46, update unit 48, generation unit 50, temporary storage unit 52, and control unit 54. The converter storage unit 34 stores a plurality of converters 20 having different configurations.

学習用入力データ格納部36は、変換器20の変換対象である学習用入力データを格納する。学習用入力データは、一例として、当該遺伝的処理装置10により生成された変換器20が適用されるアプリケーションにおいて、変換器20に実際に与えられるデータのサンプルであってよい。変換器20が画像フィルタである場合、学習用入力データは、一例として、使用者により予め生成された画像または撮影された画像であってよい。   The learning input data storage unit 36 stores learning input data to be converted by the converter 20. As an example, the learning input data may be a sample of data that is actually given to the converter 20 in an application to which the converter 20 generated by the genetic processing device 10 is applied. When the converter 20 is an image filter, the learning input data may be, for example, an image generated in advance by a user or a captured image.

変換処理部38は、変換器格納部34に格納された複数の変換器20を順次に取得する。変換処理部38は、取得したそれぞれの変換器20により、学習用入力データ格納部36に格納された学習用入力データを変換させて、学習用出力データのそれぞれを生成する。   The conversion processing unit 38 sequentially acquires the plurality of converters 20 stored in the converter storage unit 34. The conversion processing unit 38 converts the learning input data stored in the learning input data storage unit 36 by each acquired converter 20 to generate each of the learning output data.

学習用出力データ格納部40は、変換処理部38において生成された学習用出力データを格納する。学習用出力データ格納部40は、一例として、生成された学習用出力データのそれぞれを、変換した変換器20に対応付けて格納する。   The learning output data storage unit 40 stores the learning output data generated by the conversion processing unit 38. As an example, the learning output data storage unit 40 stores each of the generated learning output data in association with the converted converter 20.

学習用目標データ格納部42は、学習用入力データを変換して生成される学習用出力データの目標となる学習用目標データを格納する。学習用目標データは、一例として、当該遺伝的処理装置10により生成された変換器20が適用されるアプリケーションにおいて、変換器20が実際に出力するべきデータのサンプルであってよい。変換器20が画像フィルタである場合、学習用目標データは、一例として、使用者により予め生成された画像または撮影された画像であってよい。   The learning target data storage unit 42 stores learning target data that is the target of the learning output data generated by converting the learning input data. As an example, the learning target data may be a sample of data that the converter 20 should actually output in an application to which the converter 20 generated by the genetic processing device 10 is applied. When the converter 20 is an image filter, the learning target data may be, for example, an image generated in advance by a user or a captured image.

適合度算出部44は、変換器格納部34に格納されたそれぞれの現世代の変換器20について、学習用入力データから学習用目標データへの変換に対する適合度を算出する。ここで、適合度は、学習用入力データを学習用目標データへと変換するのに適しているかどうかを表す指標値であり、適合度の値が高いほど学習用入力データを学習用目標データへと変換するのに適していることを表す。   The goodness-of-fit calculation unit 44 calculates the goodness of the conversion from the learning input data to the learning target data for each of the current generation converters 20 stored in the converter storage unit 34. Here, the fitness is an index value indicating whether or not the learning input data is suitable for conversion into learning target data. The higher the fitness value, the more the learning input data becomes the learning target data. It is suitable for conversion.

選択部46は、変換器格納部34に格納された複数の変換器20のうち少なくとも1つの変換器20を選択する。この場合において、選択部46は、適合度がより高い変換器20を優先的に選択する。より具体的には、選択部46は、生物の自然淘汰をモデル化した手法により、残存させる少なくとも1つの変換器20を選択する。選択部46は、一例として、変換器格納部34に格納された複数の変換器20のそれぞれの適合度に基づき、エリート選択およびルーレット選択といった遺伝的計算により少なくとも1つの変換器20を選択する。   The selection unit 46 selects at least one converter 20 among the plurality of converters 20 stored in the converter storage unit 34. In this case, the selection unit 46 preferentially selects the converter 20 having a higher fitness. More specifically, the selection unit 46 selects at least one converter 20 to be left by a technique that models natural selection of living things. As an example, the selection unit 46 selects at least one converter 20 by genetic calculation such as elite selection and roulette selection based on the fitness of each of the plurality of converters 20 stored in the converter storage unit 34.

更新部48は、変換器格納部34に格納された複数の変換器20のうち、選択部46により選択された変換器20を残存させ、選択部46により選択されなかった変換器20を淘汰する。更新部48は、一例として、変換器20を変換器格納部34から削除することにより淘汰する。   The update unit 48 leaves the converter 20 selected by the selection unit 46 among the plurality of converters 20 stored in the converter storage unit 34, and tricks the converter 20 not selected by the selection unit 46. . For example, the update unit 48 hesitates by deleting the converter 20 from the converter storage unit 34.

生成部50は、変換器格納部34に格納された少なくとも1つの変換器20から、遺伝的処理により新たな変換器20を生成する。即ち、生成部50は、それぞれの世代において、少なくとも1つの前世代の変換器20を親として、遺伝的処理により現世代の変換器20を生成する。そして、生成部50は、生成した新たな変換器20を変換器格納部34に書き込む。   The generation unit 50 generates a new converter 20 from the at least one converter 20 stored in the converter storage unit 34 by genetic processing. That is, in each generation, the generation unit 50 generates the current generation converter 20 by genetic processing with at least one previous generation converter 20 as a parent. Then, the generation unit 50 writes the generated new converter 20 in the converter storage unit 34.

生成部50は、一例として、更新部48による変換器20の更新処理において残存した少なくとも1つの変換器20を、変換器格納部34から取得する。続いて、生成部50は、一例として、取得した少なくとも1つの変換器20に対して交叉および突然変異等の遺伝的な操作をして、新たな変換器20を生成する。そして、生成部50は、一例として、生成した新たな変換器20を変換器格納部34に書き込む。これにより、変換器格納部34は、更新処理において残存した少なくとも1つの変換器20および生成部50が生成した新たな変換器20を、格納することができる。   For example, the generation unit 50 acquires from the converter storage unit 34 at least one converter 20 remaining in the update process of the converter 20 by the update unit 48. Subsequently, as an example, the generation unit 50 performs a genetic operation such as crossover and mutation on the acquired at least one converter 20 to generate a new converter 20. Then, as an example, the generation unit 50 writes the generated new converter 20 in the converter storage unit 34. Thereby, the converter storage unit 34 can store at least one converter 20 remaining in the update process and a new converter 20 generated by the generation unit 50.

一時保存部52は、制御部54により保存変換器として指定された変換器20を、変換器格納部34に格納された変換器20とは別に一時的に保存する。   The temporary storage unit 52 temporarily stores the converter 20 designated as a storage converter by the control unit 54, separately from the converter 20 stored in the converter storage unit 34.

制御部54は、現世代および該現世代より前の前世代の少なくとも2世代間での適合度の増分が基準値より高い場合に、前世代の変換器20を元に次世代以降の少なくとも1つの世代の変換器20を生成する頻度を高める制御を実行する。制御部54は、一例として、現世代および該現世代より前の前世代の少なくとも2世代間での適合度の増分が基準値より高い場合に、前世代の変換器20を保存変換器として一時保存部52内に保存させる。そして、制御部54は、次世代以降の少なくとも1つの世代において、一時保存部52内に保存された保存変換器を当該次世代以降の少なくとも1つの世代の変換器20として、変換器格納部34に加える。   When the increase in the fitness between at least two generations of the current generation and the previous generation before the current generation is higher than the reference value, the control unit 54 uses the converter 20 of the previous generation to generate at least one after the next generation. Control is performed to increase the frequency of generating one generation of converters 20. As an example, the control unit 54 temporarily stores the previous generation converter 20 as a storage converter when the increase in fitness between the current generation and the previous generation prior to the current generation is higher than a reference value. The data is stored in the storage unit 52. Then, the control unit 54 uses the storage converter stored in the temporary storage unit 52 in at least one generation after the next generation as the converter 20 of at least one generation after the next generation, and the converter storage unit 34. Add to.

このような遺伝的処理装置10は、変換処理部38による変換処理、適合度算出部44による適合度の算出処理、選択部46による変換器20の選択処理、更新部48による更新処理および生成部50による新たな変換器20の生成処理を、複数回(例えば複数世代)繰り返す。これにより、遺伝的処理装置10は、学習用入力データを学習用目標データへ変換するのに適した変換器20を、進化的計算を用いて生成することができる。   Such a genetic processing device 10 includes a conversion process by the conversion processing unit 38, a fitness calculation process by the fitness calculation unit 44, a converter 20 selection process by the selection unit 46, an update process and a generation unit by the update unit 48. The process of generating a new converter 20 by 50 is repeated a plurality of times (for example, a plurality of generations). Thereby, the genetic processing apparatus 10 can generate the converter 20 suitable for converting the learning input data into the learning target data using the evolutionary calculation.

図2は、処理部品22を直列に組み合わせた構成の変換器20の一例を示す。図3は、処理部品22を木構造に組み合わせた構成の変換器20の一例を示す。   FIG. 2 shows an example of the converter 20 having a configuration in which the processing components 22 are combined in series. FIG. 3 shows an example of the converter 20 having a configuration in which the processing components 22 are combined in a tree structure.

変換器20は、一例として、図2に示されるような、複数の処理部品22を直列に組み合わせた構成であってよい。また、変換器20は、一例として、図3に示されるような、複数の処理部品22を木構造に組み合わせた構成であってもよい。また、変換器20は、一例として、1つの入力端に対して、複数の出力端を有する構成であってもよい。また、変換器20は、一例として、複数の入力端および複数の出力端を有する構成であってもよい。   As an example, the converter 20 may have a configuration in which a plurality of processing components 22 are combined in series as shown in FIG. Further, as an example, the converter 20 may have a configuration in which a plurality of processing components 22 are combined in a tree structure as shown in FIG. Moreover, the converter 20 may have a configuration having a plurality of output ends with respect to one input end as an example. Moreover, the converter 20 may have a configuration having a plurality of input ends and a plurality of output ends as an example.

なお、処理部品22が木構造に組み合わされた構成の変換器20は、木構造の末端の処理部品22に入力データが与えられ、木構造の最上位の処理部品22から出力データを出力する。また、このような変換器20は、複数の末端の処理部品22のそれぞれに、同一の入力データが与えられる。これに代えて、このような変換器20は、複数の末端の処理部品22のそれぞれに互いに異なる入力データが与えられてもよい。   The converter 20 having a configuration in which the processing components 22 are combined in a tree structure receives input data from the processing components 22 at the end of the tree structure, and outputs output data from the highest processing component 22 in the tree structure. Further, in such a converter 20, the same input data is given to each of the plurality of terminal processing components 22. Alternatively, such a converter 20 may be provided with different input data for each of the plurality of terminal processing components 22.

また、例えば、変換器20は、入力画像を出力画像にそれぞれ変換する複数のフィルタ部品である処理部品22を組み合わせた画像フィルタであってよい。この場合、各処理部品22は、前段に配置された処理部品22から出力された画像データを受け取り、受け取った画像データに演算を施して後段に配置された処理部品22に与える。また、この場合、遺伝的処理装置10は、複数の画像フィルタを含む画像フィルタ群を進化的計算に基づいて複数世代にわたり進化させる。   Further, for example, the converter 20 may be an image filter that combines processing components 22 that are a plurality of filter components that respectively convert an input image into an output image. In this case, each processing component 22 receives the image data output from the processing component 22 arranged in the preceding stage, performs an operation on the received image data, and gives it to the processing component 22 arranged in the subsequent stage. In this case, the genetic processing apparatus 10 evolves an image filter group including a plurality of image filters over a plurality of generations based on evolutionary calculation.

また、変換器20は、一例として、ハードウェアである処理部品22を組み合わせた構成であってよい。また、変換器20は、データに対して演算を施すプログラムである処理部品22を組み合わせた構成であってもよい。また、変換器20は、データに対して施すべき演算内容を表わす演算式である処理部品22を組み合わせた構成であってもよい。   Moreover, the converter 20 may be the structure which combined the processing component 22 which is hardware as an example. The converter 20 may have a configuration in which processing components 22 that are programs for performing operations on data are combined. Further, the converter 20 may have a configuration in which processing components 22 that are arithmetic expressions representing arithmetic contents to be applied to data are combined.

また、変換器20は、例えば、1次元データ列、2次元データ群、3次元データ群、又は、更に多次元のデータ群等を変換してもよい。1次元データ列は、例えば、時系列データ又は配列状のデータ列等である。2次元データ群は、例えば、複数の画素データ等が2次元空間に配列された画像データ等である。3次元データ群は、例えば、色又は濃度等を表わすデータ値が3次元空間の各格子点に配置されたボリュームデータ等である。また、変換器20は、入力されたデータと異なる次元のデータを出力してもよい。   Further, the converter 20 may convert, for example, a one-dimensional data string, a two-dimensional data group, a three-dimensional data group, or a further multidimensional data group. The one-dimensional data string is, for example, time series data or an array data string. The two-dimensional data group is, for example, image data in which a plurality of pixel data is arranged in a two-dimensional space. The three-dimensional data group is, for example, volume data in which data values representing color or density are arranged at each lattice point in the three-dimensional space. Further, the converter 20 may output data having a dimension different from the input data.

複数の処理部品22のそれぞれは、一例として、2値化演算、ヒストグラム演算、平滑化演算、エッジ検出演算、モルフォロジ演算及び/又は周波数空間での演算(例えば、ローパスフィルタリング演算およびハイパスフィルタリング演算)等の単項演算をする。さらに、複数の処理部品22のそれぞれは、一例として、平均演算、差分演算及び/又はファジー演算(例えば論理和演算、論理積演算、代数和、代数積、限界和、限界積、激烈和および激烈積等)等の二項演算をしてもよい。   Each of the plurality of processing components 22 is, for example, a binarization operation, a histogram operation, a smoothing operation, an edge detection operation, a morphology operation and / or an operation in a frequency space (for example, a low-pass filtering operation and a high-pass filtering operation), etc. Perform unary operations. Further, each of the plurality of processing components 22 includes, for example, an average operation, a difference operation, and / or a fuzzy operation (for example, an OR operation, an AND operation, an algebraic sum, an algebraic product, a limit sum, a limit product, an intense sum, and an intense sum). Binary operations such as product) may be performed.

図4は、処理部品22を直列に組み合わせた構成の変換器20に対して行われる遺伝的な操作の一例を示す。図5は、処理部品22を木構造に組み合わせた構成の変換器20に対して行われる交叉操作の一例を示す。図6は、処理部品22を木構造に組み合わせた構成の変換器20に対して行われる突然変異操作の一例を示す。   FIG. 4 shows an example of genetic operations performed on the converter 20 having a configuration in which the processing components 22 are combined in series. FIG. 5 shows an example of a crossover operation performed on the converter 20 having a configuration in which the processing components 22 are combined in a tree structure. FIG. 6 shows an example of a mutation operation performed on the converter 20 having a configuration in which the processing components 22 are combined in a tree structure.

生成部50は、一例として、2個又はそれ以上の変換器20に対して、遺伝的な操作の一例である交叉操作を行って新たな2個又はそれ以上の変換器20を生成する。生成部50は、一例として、図4および図5に示されるように、既に生成された少なくとも1つの一の変換器20Aの一部の部品群24Aを、既に生成された他の変換器20Bの少なくとも一部の部品群24Bと置換して、新たな変換器20Eおよび20Fを生成する。なお、部品群24は、少なくとも1つの処理部品22の組を表す部材である。   For example, the generation unit 50 performs a crossover operation, which is an example of a genetic operation, on two or more converters 20 to generate two or more new converters 20. As an example, as illustrated in FIGS. 4 and 5, the generation unit 50 converts a part group 24 </ b> A of at least one converter 20 </ b> A that has already been generated to another converter 20 </ b> B that has already been generated. New transducers 20E and 20F are generated by replacing at least a part group 24B. The component group 24 is a member that represents a set of at least one processing component 22.

また、生成部50は、一例として、一の変換器20に対して、遺伝的な操作の一例である突然変異操作を行って新たな一の変換器20を生成する。生成部50は、一例として、図4および図6に示されるように、既に生成された一の変換器20Cの一部の部品群24Cを、例えばランダムに選択された他の部品群24Gに置換して、新たな変換器20Gを生成する。   Further, as an example, the generation unit 50 performs a mutation operation, which is an example of a genetic operation, on a single converter 20 to generate a new single converter 20. For example, as illustrated in FIG. 4 and FIG. 6, the generation unit 50 replaces a part group 24 </ b> C of the already generated one converter 20 </ b> C with, for example, another part group 24 </ b> G selected at random. Then, a new converter 20G is generated.

また、生成部50は、一例として、現世代の変換器20をそのまま次世代の変換器20として残してもよい。生成部50は、一例として、図4に示されるように、変換器20Dの処理部品22の構成をそのまま含む次世代の変換器20Hを生成する。   For example, the generation unit 50 may leave the current generation converter 20 as it is as the next generation converter 20. As an example, as illustrated in FIG. 4, the generation unit 50 generates a next-generation converter 20H that includes the configuration of the processing component 22 of the converter 20D as it is.

図7は、遺伝的処理装置10の処理フローを示す。遺伝的処理装置10は、ステップS12〜ステップS17の各処理を、複数回(例えば複数世代)繰返して実行する(S11、S18)。   FIG. 7 shows a processing flow of the genetic processing apparatus 10. The genetic processing apparatus 10 repeatedly executes the processes in steps S12 to S17 a plurality of times (for example, a plurality of generations) (S11, S18).

それぞれの世代において、まず、変換処理部38は、現世代の変換器群に含まれる複数の変換器20のそれぞれについて、当該変換器20により学習用入力データを変換した学習用出力データを生成する(S12)。変換処理部38は、生成した学習用出力データを当該変換器20に対応付けて学習用出力データ格納部40に格納させる。   In each generation, first, the conversion processing unit 38 generates learning output data obtained by converting the learning input data by the converter 20 for each of the plurality of converters 20 included in the current generation converter group. (S12). The conversion processing unit 38 stores the generated learning output data in the learning output data storage unit 40 in association with the converter 20.

続いて、適合度算出部44は、現世代の変換器群に含まれる複数の変換器20のそれぞれについて、適合度を算出する(S13)。適合度算出部44は、一例として、学習用出力データと学習用目標データとの類似度または近似度を適合度として算出する。   Subsequently, the fitness level calculation unit 44 calculates the fitness level for each of the plurality of converters 20 included in the current generation transducer group (S13). As an example, the fitness level calculation unit 44 calculates the similarity level or the approximation level between the learning output data and the learning target data as the fitness level.

続いて、制御部54は、変換器20の追加または変換器20の一時保存処理を行う(S14)。なお、ステップS14の処理の詳細は、図8以降において更に説明する。   Subsequently, the control unit 54 performs addition of the converter 20 or temporary storage processing of the converter 20 (S14). Details of the processing in step S14 will be further described in FIG.

続いて、選択部46は、現世代の変換器群に含まれる複数の変換器20のうち、適合度が高い変換器20を優先的に選択する(S15)。選択部46は、一例として、適合度が基準値より高い変換器20を選択する。   Subsequently, the selection unit 46 preferentially selects the converter 20 having a high fitness among the plurality of converters 20 included in the current generation converter group (S15). For example, the selection unit 46 selects the converter 20 having a higher fitness than the reference value.

また、選択部46は、一例として、現世代の変換器群に含まれる複数の変換器20のうち、適合度が上位から予め定められた範囲の変換器20を選択してもよい。また、選択部46は、一例として、適合度がより高い変換器20がより高い確率で選択されるように設定がされている条件下で、ランダムに変換器20を選択してもよい。なお、選択部46は、一例として、最後の世代においては、適合度の最も高い1個の変換器20を選択する。   Further, as an example, the selection unit 46 may select a converter 20 in a range in which the fitness is predetermined from the top among the plurality of converters 20 included in the current generation converter group. Moreover, the selection part 46 may select the converter 20 at random on the conditions set so that the converter 20 with higher adaptability may be selected with a higher probability as an example. As an example, the selection unit 46 selects one converter 20 having the highest fitness in the last generation.

続いて、更新部48は、変換器格納部34に格納された変換器群を更新する(S16)。より具体的には、更新部48は、現世代の変換器群に含まれる複数の変換器20のうちステップS15において選択された変換器20を次世代へと残存させ、他の変換器20を淘汰することにより、変換器群を更新する。更新部48は、一例として、ステップS15において選択されなかった変換器20を、変換器格納部34から消去することによって淘汰する。   Subsequently, the update unit 48 updates the converter group stored in the converter storage unit 34 (S16). More specifically, the update unit 48 causes the converter 20 selected in step S15 among the plurality of converters 20 included in the current generation converter group to remain in the next generation, and replaces the other converters 20 with each other. The converter group is updated by hesitating. For example, the update unit 48 hesitates by deleting the converter 20 that was not selected in step S15 from the converter storage unit 34.

続いて、生成部50は、更新処理によって変換器群に残存した少なくとも1つの変換器20に対して、交叉および突然変異等の遺伝的な操作を行って、1または複数個の新たな変換器20を生成する(S17)。そして、生成部50は、残存した変換器20および新たな変換器20を、次世代の変換器群に含まれる複数の変換器20として変換器格納部34に格納させる。なお、生成部50は、最後の世代においては、当該処理を実行しない。   Subsequently, the generation unit 50 performs a genetic operation such as crossover and mutation on at least one converter 20 remaining in the converter group by the update process, thereby generating one or more new converters. 20 is generated (S17). Then, the generation unit 50 stores the remaining converter 20 and the new converter 20 in the converter storage unit 34 as a plurality of converters 20 included in the next-generation converter group. Note that the generation unit 50 does not execute the process in the last generation.

遺伝的処理装置10は、以上の処理を複数の世代(例えば数十世代または数百世代以上)繰返して実行して、最後の世代(例えば第N世代、Nは2以上の自然数)まで処理を実行した後に、当該フローを抜ける(S18)。このようにして、遺伝的処理装置10は、学習用入力データを学習用目標データへ変換するのに適した変換器20を、進化的計算を用いて生成することができる。   The genetic processing apparatus 10 repeatedly executes the above processing for a plurality of generations (for example, tens of generations or hundreds of generations or more), and performs processing up to the last generation (for example, the Nth generation, where N is a natural number of 2 or more). After the execution, the flow is exited (S18). In this way, the genetic processing device 10 can generate the converter 20 suitable for converting the learning input data into the learning target data using the evolutionary calculation.

図8は、各世代における適合度の最高値の遷移の一例を示す。各世代における変換器20の適合度の最高値は、図8に示されるように、階段状に遷移して、世代が進むに従い高くなる。即ち、適合度の最高値が一定である状態が複数世代続いた後に、適合度の最高値が増加して、更に適合度の最高値が一定である状態が複数世代続くという遷移が繰り返される。   FIG. 8 shows an example of the transition of the highest value of fitness in each generation. As shown in FIG. 8, the maximum value of the adaptability of the converter 20 in each generation is changed stepwise and becomes higher as the generation progresses. That is, after a state in which the maximum value of the fitness is constant continues for a plurality of generations, the transition of the maximum value of the fitness is increased and a state in which the maximum value of the fitness is constant continues for a plurality of generations is repeated.

ここで、適合度の最高値が増加した場合、増加の直前の世代には、適合度を増加させる要因を有する変換器を含んでいる可能性が高い。従って、遺伝的処理装置10は、適合度の増加の要因となった増加の直前の世代の変換器を、一時的に保存したり、寿命を長くしたりして、淘汰されないように設定することにより、適合度を増加させる可能性を高くすることができる。   Here, when the highest value of the fitness level increases, it is highly likely that the generation immediately before the increase includes a converter having a factor that increases the fitness level. Therefore, the genetic processing apparatus 10 sets the converter of the generation immediately before the increase that has caused the increase in the fitness so as not to be deceived by temporarily storing or extending the life. Thus, the possibility of increasing the fitness can be increased.

そこで、制御部54は、前世代および現世代の少なくとも2世代間での適合度の増分が基準値より高い場合に、前世代の変換器20を元に次世代以降の少なくとも1つの世代の変換器20を生成する頻度を高める。これにより、遺伝的処理装置10は、変換器20の適合度を増加させる可能性を高くすることができ、この結果、目的の変換器を生成できる可能性を高くすることができる。   Therefore, the control unit 54 converts at least one generation after the next generation based on the previous generation converter 20 when the increment of the fitness between the previous generation and the current generation is higher than the reference value. The frequency of generating the vessel 20 is increased. Thereby, the genetic processing apparatus 10 can increase the possibility of increasing the fitness of the converter 20, and as a result, the possibility of generating the target converter can be increased.

より具体的には、制御部54は、適合度の最高値が基準値より大きく増加した場合、適合度の最高値が増加する直前の変換器群に含まれる少なくとも1つの変換器20を、保存変換器として一時保存部52内に保存する。即ち、制御部54は、前世代および現世代の少なくとも2世代間での適合度の最高値の増分が基準値より高い場合に、前世代の変換器20を保存変換器として一時保存部52内に保存させる。   More specifically, the control unit 54 stores at least one converter 20 included in the converter group immediately before the maximum value of the fitness level increases when the maximum value of the fitness level increases more than the reference value. The data is stored in the temporary storage unit 52 as a converter. That is, when the increment of the maximum value of the fitness between at least two generations of the previous generation and the current generation is higher than the reference value, the control unit 54 uses the previous generation converter 20 as a storage converter in the temporary storage unit 52. To save.

更に、制御部54は、次世代以降の少なくとも1つの世代において、一時保存部52に保存された保存変換器を当該次世代以降の少なくとも1つの世代の変換器20として変換器格納部34内に加える。これにより、制御部54は、前世代および現世代の少なくとも2世代間での適合度の増分が基準値より高い場合に、前世代の変換器20を元に次世代以降の少なくとも1つの世代の変換器20を生成する頻度を高めることができる。   Further, the control unit 54 stores the storage converter stored in the temporary storage unit 52 in the converter storage unit 34 as the converter 20 of at least one generation after the next generation in at least one generation after the next generation. Add. As a result, the control unit 54 determines that at least one generation after the next generation based on the previous generation converter 20 when the increment of the fitness between at least two generations of the previous generation and the current generation is higher than the reference value. The frequency which produces | generates the converter 20 can be raised.

図9は、図7のステップS14における処理フローの一例を示す。遺伝的処理装置10は、図7のステップS14において、以下の処理を実行する。   FIG. 9 shows an example of the processing flow in step S14 of FIG. The genetic processing device 10 executes the following processing in step S14 of FIG.

まず、制御部54は、変換器格納部34に格納された現世代の変換器20のそれぞれの適合度から該適合度の最高値を検出する(S21)。そして、制御部54は、検出した適合度の最高値を世代番号に対応付けて記憶する。   First, the control unit 54 detects the highest value of the suitability from the suitability of each of the current generation converters 20 stored in the converter storage unit 34 (S21). Then, the control unit 54 stores the detected maximum value of the matching level in association with the generation number.

続いて、制御部54は、前世代および現世代の少なくとも2世代間での適合度の最高値の増分を算出する(S22)。制御部54は、一例として、現世代の適合度の最高値から前世代の適合度の最高値を減算して、減算結果を前世代および現世代の少なくとも2世代間での適合度の最高値の増分とする。   Subsequently, the control unit 54 calculates the increment of the maximum value of the fitness between at least two generations of the previous generation and the current generation (S22). For example, the control unit 54 subtracts the highest value of the previous generation's fitness from the highest value of the current generation's fitness, and uses the subtraction result as the highest value of the fitness between at least two generations of the previous and current generations. Is the increment of.

続いて、制御部54は、前世代および現世代の少なくとも2世代間での適合度の最高値の増分が、基準値より高いか否かを判断する(S23)。制御部54は、一例として、現世代の適合度の最高値から前世代の適合度の最高値を減算することにより算出された2世代間での適合度の最高値の増分が、0より大きいか否かを判断してもよい。   Subsequently, the control unit 54 determines whether or not the increase in the highest value of the fitness between at least two generations of the previous generation and the current generation is higher than the reference value (S23). As an example, the control unit 54 increments the maximum value of the fitness value between two generations calculated by subtracting the highest value of the fitness value of the previous generation from the highest value of the fitness value of the current generation. It may be determined whether or not.

続いて、前世代および現世代の少なくとも2世代間での適合度の最高値の増分が基準値より高い場合(S23のYes)、制御部54は、前世代の変換器20を保存変換器として一時保存部52内に保存する。なお、ステップS23において、制御部54は、適合度が所定のしきい値以上である前世代の変換器20を保存変換器として保存してもよい。即ち、制御部54は、適合度が低すぎるために適合度の増加の要因となる可能性の低い変換器20については保存しなくてもよい。   Subsequently, when the increment of the maximum value of the fitness between at least two generations of the previous generation and the current generation is higher than the reference value (Yes in S23), the control unit 54 sets the previous generation converter 20 as a storage converter. Save in the temporary storage unit 52. In step S23, the control unit 54 may store the previous-generation converter 20 having a matching degree equal to or higher than a predetermined threshold as a storage converter. That is, the control unit 54 does not need to store the converter 20 that is unlikely to cause an increase in the fitness level because the fitness level is too low.

また、前世代および現世代の少なくとも2世代間での適合度の最高値の増分が基準値以下の場合(S23のNo)、制御部54は、複数の世代間での適合度の最高値の増分を算出する(S25)。制御部54は、一例として、現世代の適合度の最高値から、予め定められた世代数前(例えば、10世代前、20世代前等)の世代の適合度の最高値を減算して、減算結果を複数の世代間での適合度の最高値の増分とする。   In addition, when the increment of the maximum value of conformity between at least two generations of the previous generation and the current generation is equal to or less than the reference value (No in S23), the control unit 54 determines the maximum value of the conformity between multiple generations. An increment is calculated (S25). As an example, the control unit 54 subtracts the highest value of the fitness level of a generation before a predetermined number of generations (for example, 10 generations before, 20 generations before, etc.) from the highest value of the fitness level of the current generation, Let the subtraction result be the increment of the highest value of fitness between multiple generations.

続いて、制御部54は、複数の世代間での適合度の最高値の増分が、所定値以下であるか否かを判断する(S26)。制御部54は、一例として、現世代の適合度の最高値から予め定められた世代数前の世代の適合度の最高値を減算することにより算出された複数の世代間での適合度の最高値の増分が、0であるか否かを判断してもよい。   Subsequently, the control unit 54 determines whether or not the increase in the maximum value of the fitness level among a plurality of generations is equal to or less than a predetermined value (S26). As an example, the controller 54 subtracts the highest fitness value of a generation that is a predetermined number of generations from the highest fitness value of the current generation and calculates the highest fitness between a plurality of generations. It may be determined whether or not the value increment is zero.

続いて、複数の世代間での適合度の最高値の増分が所定値以下の場合(S26のYes)、制御部54は、一時保存部52に保存された保存変換器を、現世代の変換器20として変換器格納部34内に加える(S27)。なお、この場合において、制御部54は、当該ステップS27において追加した保存変換器が、少なくとも現世代において淘汰させないように設定する。   Subsequently, when the increment of the maximum value of the fitness between the plurality of generations is equal to or less than a predetermined value (Yes in S26), the control unit 54 converts the storage converter stored in the temporary storage unit 52 into the current generation conversion. The data is added to the converter storage unit 34 as a device 20 (S27). In this case, the control unit 54 sets the storage converter added in step S27 so that it does not hesitate at least in the current generation.

そして、ステップS24の処理が終了した場合、ステップS27の処理が終了した場合、または、ステップS26において複数の世代間での適合度の最高値の増分が所定値より大きいと判断した場合(S26のNo)、制御部54は、当該処理フローを抜けて、図7のステップS15に処理を進める。このようにして、制御部54は、変換器20の追加または変換器20の一時保存処理を行うことができる。   And when the process of step S24 is complete | finished, when the process of step S27 is complete | finished, or when it is judged in step S26 that the increment of the highest value of the adaptability between several generations is larger than predetermined value (S26) No), the control unit 54 goes out of the processing flow and proceeds to step S15 in FIG. In this way, the control unit 54 can perform addition of the converter 20 or temporary storage processing of the converter 20.

以上のように、遺伝的処理装置10によれば、例えば変換器20の進化の進みが鈍くなった場合、突然変異率および交叉率を増加させて、進化を進み易くすることができる。これにより、遺伝的処理装置10によれば、少ない演算コスト(演算時間を含む)で、目的とする変換器20を得ることができる可能性を高くすることができる。   As described above, according to the genetic processing device 10, for example, when the progress of the evolution of the converter 20 becomes slow, the mutation rate and the crossover rate can be increased to facilitate the progress. Thereby, according to the genetic processing apparatus 10, possibility that the target converter 20 can be obtained can be made high with few calculation costs (including calculation time).

図10は、変換器20に設定される残存世代数の一例を示す。制御部54は、図8および図9において説明した処理に代えてまたは加えて、2世代間での適合度の最高値の増分が基準値より高い場合に、前世代の変換器20を、次世代から所定数世代後までの間、残存させてもよい。   FIG. 10 shows an example of the number of remaining generations set in the converter 20. In place of or in addition to the processing described in FIG. 8 and FIG. 9, the control unit 54 changes the previous generation converter 20 to the next generation when the increment of the maximum fitness value between the two generations is higher than the reference value. It may remain until a predetermined number of generations after the generation.

例えば、制御部54は、少なくとも2世代間での適合度の最高値の増分が基準値より高い場合に、前世代の変換器20に対して世代が進む毎に減少するパラメータを設定する。より具体的には、制御部54は、図10に示されるようなテーブルを用いて、それぞれの変換器にパラメータを設定する。   For example, the control unit 54 sets a parameter that decreases as the generation progresses to the converter 20 of the previous generation when the increment of the highest value of the fitness between at least two generations is higher than the reference value. More specifically, the control unit 54 sets parameters for each converter using a table as shown in FIG.

更に、制御部54は、変換器20のそれぞれに対して設定したパラメータを、世代が進む毎に1ずつ減少させる。そして、制御部54は、残存世代数が設定された前世代の変換器20のそれぞれを、適合度に関わらず、パラメータが0となるまでの間、変換器群に残存させる。   Further, the control unit 54 decreases the parameter set for each of the converters 20 by 1 each time the generation progresses. Then, the control unit 54 causes each of the previous generation converters 20 in which the number of remaining generations is set to remain in the converter group until the parameter becomes 0 regardless of the degree of fitness.

これにより、制御部54は、前世代および現世代の少なくとも2世代間での適合度の最高値の増分が基準値より高い場合に、前世代の変換器20を元に次世代以降の少なくとも1つの世代の変換器20を生成する頻度を高めることができる。従って、遺伝的処理装置10は、変換器20の適合度を増加させる可能性を高くすることができ、この結果、目的の変換器を生成できる可能性を高くすることができる。   Thereby, the control unit 54, based on the previous generation converter 20, at least one of the next generation and the subsequent generations when the increase in the maximum value of the fitness between the previous generation and the current generation is higher than the reference value. The frequency of generating two generations of transducers 20 can be increased. Therefore, the genetic processing apparatus 10 can increase the possibility of increasing the fitness of the converter 20, and as a result, can increase the possibility of generating the target converter.

図11は、本実施形態に係るコンピュータ1900のハードウェア構成の一例を示す。本実施形態に係るコンピュータ1900は、ホスト・コントローラ2082により相互に接続されるCPU2000、RAM2020、グラフィック・コントローラ2075、及び表示装置2080を有するCPU周辺部と、入出力コントローラ2084によりホスト・コントローラ2082に接続される通信インターフェイス2030、ハードディスクドライブ2040、及びCD−ROMドライブ2060を有する入出力部と、入出力コントローラ2084に接続されるROM2010、フレキシブルディスク・ドライブ2050、及び入出力チップ2070を有するレガシー入出力部とを備える。   FIG. 11 shows an example of a hardware configuration of a computer 1900 according to this embodiment. A computer 1900 according to this embodiment is connected to a CPU peripheral unit having a CPU 2000, a RAM 2020, a graphic controller 2075, and a display device 2080 that are connected to each other by a host controller 2082, and to the host controller 2082 by an input / output controller 2084. Input / output unit having communication interface 2030, hard disk drive 2040, and CD-ROM drive 2060, and legacy input / output unit having ROM 2010, flexible disk drive 2050, and input / output chip 2070 connected to input / output controller 2084 With.

ホスト・コントローラ2082は、RAM2020と、高い転送レートでRAM2020をアクセスするCPU2000及びグラフィック・コントローラ2075とを接続する。CPU2000は、ROM2010及びRAM2020に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。グラフィック・コントローラ2075は、CPU2000等がRAM2020内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得し、表示装置2080上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ2075は、CPU2000等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。   The host controller 2082 connects the RAM 2020 to the CPU 2000 and the graphic controller 2075 that access the RAM 2020 at a high transfer rate. The CPU 2000 operates based on programs stored in the ROM 2010 and the RAM 2020 and controls each unit. The graphic controller 2075 acquires image data generated by the CPU 2000 or the like on a frame buffer provided in the RAM 2020 and displays it on the display device 2080. Instead of this, the graphic controller 2075 may include a frame buffer for storing image data generated by the CPU 2000 or the like.

入出力コントローラ2084は、ホスト・コントローラ2082と、比較的高速な入出力装置である通信インターフェイス2030、ハードディスクドライブ2040、CD−ROMドライブ2060を接続する。通信インターフェイス2030は、ネットワークを介して他の装置と通信する。ハードディスクドライブ2040は、コンピュータ1900内のCPU2000が使用するプログラム及びデータを格納する。CD−ROMドライブ2060は、CD−ROM2095からプログラム又はデータを読み取り、RAM2020を介してハードディスクドライブ2040に提供する。   The input / output controller 2084 connects the host controller 2082 to the communication interface 2030, the hard disk drive 2040, and the CD-ROM drive 2060, which are relatively high-speed input / output devices. The communication interface 2030 communicates with other devices via a network. The hard disk drive 2040 stores programs and data used by the CPU 2000 in the computer 1900. The CD-ROM drive 2060 reads a program or data from the CD-ROM 2095 and provides it to the hard disk drive 2040 via the RAM 2020.

また、入出力コントローラ2084には、ROM2010と、フレキシブルディスク・ドライブ2050、及び入出力チップ2070の比較的低速な入出力装置とが接続される。ROM2010は、コンピュータ1900が起動時に実行するブート・プログラム、及び/又は、コンピュータ1900のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。フレキシブルディスク・ドライブ2050は、フレキシブルディスク2090からプログラム又はデータを読み取り、RAM2020を介してハードディスクドライブ2040に提供する。入出力チップ2070は、フレキシブルディスク・ドライブ2050を入出力コントローラ2084へと接続すると共に、例えばパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を入出力コントローラ2084へと接続する。   The input / output controller 2084 is connected to the ROM 2010, the flexible disk drive 2050, and the relatively low-speed input / output device of the input / output chip 2070. The ROM 2010 stores a boot program that the computer 1900 executes at startup and / or a program that depends on the hardware of the computer 1900. The flexible disk drive 2050 reads a program or data from the flexible disk 2090 and provides it to the hard disk drive 2040 via the RAM 2020. The input / output chip 2070 connects the flexible disk drive 2050 to the input / output controller 2084 and inputs / outputs various input / output devices via, for example, a parallel port, a serial port, a keyboard port, a mouse port, and the like. Connect to controller 2084.

RAM2020を介してハードディスクドライブ2040に提供されるプログラムは、フレキシブルディスク2090、CD−ROM2095、又はICカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。プログラムは、記録媒体から読み出され、RAM2020を介してコンピュータ1900内のハードディスクドライブ2040にインストールされ、CPU2000において実行される。   A program provided to the hard disk drive 2040 via the RAM 2020 is stored in a recording medium such as the flexible disk 2090, the CD-ROM 2095, or an IC card and provided by the user. The program is read from the recording medium, installed in the hard disk drive 2040 in the computer 1900 via the RAM 2020, and executed by the CPU 2000.

コンピュータ1900にインストールされ、コンピュータ1900を遺伝的処理装置10として機能させるプログラムは、変換器格納モジュールと、学習用入力データ格納モジュールと、変換処理モジュールと、学習用出力データ格納モジュールと、学習用目標データ格納モジュールと、適合度算出モジュールと、選択モジュールと、更新モジュールと、生成モジュールと、一時保存モジュールと、制御モジュールとを備える。これらのプログラム又はモジュールは、CPU2000等に働きかけて、コンピュータ1900を、変換器格納部34、学習用入力データ格納部36、変換処理部38、学習用出力データ格納部40、学習用目標データ格納部42、適合度算出部44、選択部46、更新部48、生成部50、一時保存部52および制御部54としてそれぞれ機能させる。   A program that is installed in the computer 1900 and causes the computer 1900 to function as the genetic processing device 10 includes a converter storage module, a learning input data storage module, a conversion processing module, a learning output data storage module, and a learning target. A data storage module, a fitness calculation module, a selection module, an update module, a generation module, a temporary storage module, and a control module are provided. These programs or modules work with the CPU 2000 or the like to change the computer 1900 into the converter storage unit 34, the learning input data storage unit 36, the conversion processing unit 38, the learning output data storage unit 40, and the learning target data storage unit. 42, the fitness calculation unit 44, the selection unit 46, the update unit 48, the generation unit 50, the temporary storage unit 52, and the control unit 54.

これらのプログラムに記述された情報処理は、コンピュータ1900に読込まれることにより、ソフトウェアと上述した各種のハードウェア資源とが協働した具体的手段である変換器格納部34、学習用入力データ格納部36、変換処理部38、学習用出力データ格納部40、学習用目標データ格納部42、適合度算出部44、選択部46、更新部48、生成部50、一時保存部52および制御部54として機能する。そして、これらの具体的手段によって、本実施形態におけるコンピュータ1900の使用目的に応じた情報の演算又は加工を実現することにより、使用目的に応じた特有の遺伝的処理装置10が構築される。   The information processing described in these programs is read into the computer 1900, whereby the converter storage unit 34, which is a specific means in which the software and the various hardware resources described above cooperate, the learning input data storage Unit 36, conversion processing unit 38, learning output data storage unit 40, learning target data storage unit 42, fitness calculation unit 44, selection unit 46, update unit 48, generation unit 50, temporary storage unit 52, and control unit 54 Function as. And the specific genetic processing apparatus 10 according to the intended purpose is constructed | assembled by implement | achieving the calculation or processing of the information according to the intended purpose of the computer 1900 in this embodiment by these specific means.

一例として、コンピュータ1900と外部の装置等との間で通信を行う場合には、CPU2000は、RAM2020上にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理内容に基づいて、通信インターフェイス2030に対して通信処理を指示する。通信インターフェイス2030は、CPU2000の制御を受けて、RAM2020、ハードディスクドライブ2040、フレキシブルディスク2090、又はCD−ROM2095等の記憶装置上に設けた送信バッファ領域等に記憶された送信データを読み出してネットワークへと送信し、もしくは、ネットワークから受信した受信データを記憶装置上に設けた受信バッファ領域等へと書き込む。このように、通信インターフェイス2030は、DMA(ダイレクト・メモリ・アクセス)方式により記憶装置との間で送受信データを転送してもよく、これに代えて、CPU2000が転送元の記憶装置又は通信インターフェイス2030からデータを読み出し、転送先の通信インターフェイス2030又は記憶装置へとデータを書き込むことにより送受信データを転送してもよい。   As an example, when communication is performed between the computer 1900 and an external device or the like, the CPU 2000 executes a communication program loaded on the RAM 2020 and executes a communication interface based on the processing content described in the communication program. A communication process is instructed to 2030. Under the control of the CPU 2000, the communication interface 2030 reads transmission data stored in a transmission buffer area or the like provided on a storage device such as the RAM 2020, the hard disk drive 2040, the flexible disk 2090, or the CD-ROM 2095, and sends it to the network. The reception data transmitted or received from the network is written into a reception buffer area or the like provided on the storage device. As described above, the communication interface 2030 may transfer transmission / reception data to / from the storage device by a DMA (direct memory access) method. Instead, the CPU 2000 transfers the storage device or the communication interface 2030 as a transfer source. The transmission / reception data may be transferred by reading the data from the data and writing the data to the communication interface 2030 or the storage device of the transfer destination.

また、CPU2000は、ハードディスクドライブ2040、CD−ROMドライブ2060(CD−ROM2095)、フレキシブルディスク・ドライブ2050(フレキシブルディスク2090)等の外部記憶装置に格納されたファイルまたはデータベース等の中から、全部または必要な部分をDMA転送等によりRAM2020へと読み込ませ、RAM2020上のデータに対して各種の処理を行う。そして、CPU2000は、処理を終えたデータを、DMA転送等により外部記憶装置へと書き戻す。このような処理において、RAM2020は、外部記憶装置の内容を一時的に保持するものとみなせるから、本実施形態においてはRAM2020および外部記憶装置等をメモリ、記憶部、または記憶装置等と総称する。本実施形態における各種のプログラム、データ、テーブル、データベース等の各種の情報は、このような記憶装置上に格納されて、情報処理の対象となる。なお、CPU2000は、RAM2020の一部をキャッシュメモリに保持し、キャッシュメモリ上で読み書きを行うこともできる。このような形態においても、キャッシュメモリはRAM2020の機能の一部を担うから、本実施形態においては、区別して示す場合を除き、キャッシュメモリもRAM2020、メモリ、及び/又は記憶装置に含まれるものとする。   The CPU 2000 is all or necessary from among files or databases stored in an external storage device such as a hard disk drive 2040, a CD-ROM drive 2060 (CD-ROM 2095), and a flexible disk drive 2050 (flexible disk 2090). This portion is read into the RAM 2020 by DMA transfer or the like, and various processes are performed on the data on the RAM 2020. Then, CPU 2000 writes the processed data back to the external storage device by DMA transfer or the like. In such processing, since the RAM 2020 can be regarded as temporarily holding the contents of the external storage device, in the present embodiment, the RAM 2020 and the external storage device are collectively referred to as a memory, a storage unit, or a storage device. Various types of information such as various programs, data, tables, and databases in the present embodiment are stored on such a storage device and are subjected to information processing. Note that the CPU 2000 can also store a part of the RAM 2020 in the cache memory and perform reading and writing on the cache memory. Even in such a form, the cache memory bears a part of the function of the RAM 2020. Therefore, in the present embodiment, the cache memory is also included in the RAM 2020, the memory, and / or the storage device unless otherwise indicated. To do.

また、CPU2000は、RAM2020から読み出したデータに対して、プログラムの命令列により指定された、本実施形態中に記載した各種の演算、情報の加工、条件判断、情報の検索・置換等を含む各種の処理を行い、RAM2020へと書き戻す。例えば、CPU2000は、条件判断を行う場合においては、本実施形態において示した各種の変数が、他の変数または定数と比較して、大きい、小さい、以上、以下、等しい等の条件を満たすかどうかを判断し、条件が成立した場合(又は不成立であった場合)に、異なる命令列へと分岐し、またはサブルーチンを呼び出す。   In addition, the CPU 2000 performs various operations, such as various operations, information processing, condition determination, information search / replacement, etc., described in the present embodiment, specified for the data read from the RAM 2020 by the instruction sequence of the program. Is written back to the RAM 2020. For example, when performing the condition determination, the CPU 2000 determines whether the various variables shown in the present embodiment satisfy the conditions such as large, small, above, below, equal, etc., compared to other variables or constants. When the condition is satisfied (or not satisfied), the program branches to a different instruction sequence or calls a subroutine.

また、CPU2000は、記憶装置内のファイルまたはデータベース等に格納された情報を検索することができる。例えば、第1属性の属性値に対し第2属性の属性値がそれぞれ対応付けられた複数のエントリが記憶装置に格納されている場合において、CPU2000は、記憶装置に格納されている複数のエントリの中から第1属性の属性値が指定された条件と一致するエントリを検索し、そのエントリに格納されている第2属性の属性値を読み出すことにより、所定の条件を満たす第1属性に対応付けられた第2属性の属性値を得ることができる。   Further, the CPU 2000 can search for information stored in a file or database in the storage device. For example, in the case where a plurality of entries in which the attribute value of the second attribute is associated with the attribute value of the first attribute are stored in the storage device, the CPU 2000 displays the plurality of entries stored in the storage device. The entry that matches the condition in which the attribute value of the first attribute is specified is retrieved, and the attribute value of the second attribute that is stored in the entry is read, thereby associating with the first attribute that satisfies the predetermined condition The attribute value of the specified second attribute can be obtained.

以上に示したプログラム又はモジュールは、外部の記録媒体に格納されてもよい。記録媒体としては、フレキシブルディスク2090、CD−ROM2095の他に、DVD又はCD等の光学記録媒体、MO等の光磁気記録媒体、テープ媒体、ICカード等の半導体メモリ等を用いることができる。また、専用通信ネットワーク又はインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスク又はRAM等の記憶装置を記録媒体として使用し、ネットワークを介してプログラムをコンピュータ1900に提供してもよい。   The program or module shown above may be stored in an external recording medium. As the recording medium, in addition to the flexible disk 2090 and the CD-ROM 2095, an optical recording medium such as DVD or CD, a magneto-optical recording medium such as MO, a tape medium, a semiconductor memory such as an IC card, and the like can be used. Further, a storage device such as a hard disk or RAM provided in a server system connected to a dedicated communication network or the Internet may be used as a recording medium, and the program may be provided to the computer 1900 via the network.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。   The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.

10 遺伝的処理装置、20 変換器、22 処理部品、24 部品群、34 変換器格納部、36 学習用入力データ格納部、38 変換処理部、40 学習用出力データ格納部、42 学習用目標データ格納部、44 適合度算出部、46 選択部、48 更新部、50 生成部、52 一時保存部、54 制御部、1900 コンピュータ、2000 CPU、2010 ROM、2020 RAM、2030 通信インターフェイス、2040 ハードディスクドライブ、2050 フレキシブルディスク・ドライブ、2060 CD−ROMドライブ、2070 入出力チップ、2075 グラフィック・コントローラ、2080 表示装置、2082 ホスト・コントローラ、2084 入出力コントローラ、2090 フレキシブルディスク、2095 CD−ROM DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Genetic processor, 20 Converter, 22 Processing components, 24 Parts group, 34 Converter storage part, 36 Learning input data storage part, 38 Conversion processing part, 40 Learning output data storage part, 42 Learning target data Storage unit, 44 fitness calculation unit, 46 selection unit, 48 update unit, 50 generation unit, 52 temporary storage unit, 54 control unit, 1900 computer, 2000 CPU, 2010 ROM, 2020 RAM, 2030 communication interface, 2040 hard disk drive, 2050 Flexible disk drive, 2060 CD-ROM drive, 2070 I / O chip, 2075 Graphic controller, 2080 Display device, 2082 Host controller, 2084 I / O controller, 2090 Flexible disk, 20 95 CD-ROM

Claims (9)

それぞれの世代において、入力データを処理して処理結果を出力データとして出力する複数の処理部品を組み合わせた少なくとも1つの前世代の変換器から、遺伝的処理により現世代の変換器を生成する生成部と、
それぞれの前記現世代の変換器について、学習用入力データから学習用目標データへの変換に対する適合度を算出する適合度算出部と、
前記前世代および前記現世代の少なくとも2世代間での適合度の増分が基準値より高い場合に、前記前世代の変換器を元に次世代以降の少なくとも1つの世代の変換器を生成する頻度を高める制御部と、
を備える遺伝的処理装置。
A generation unit that generates a current generation converter by genetic processing from at least one previous generation converter that combines a plurality of processing components that process input data and output processing results as output data in each generation. When,
For each of the current generation converters, a fitness calculation unit that calculates the fitness for conversion from learning input data to learning target data; and
The frequency of generating at least one generation of converters after the next generation based on the previous generation of converters when the increment of the fitness between the previous generation and the current generation is higher than a reference value A control unit that enhances
A genetic processing apparatus comprising:
前記制御部は、前記2世代間での適合度の増分が前記基準値より高い場合に、前記前世代の変換器を保存変換器として保存し、前記次世代以降の少なくとも1つの世代において、前記保存変換器を当該次世代以降の少なくとも1つの世代の変換器とする
請求項1に記載の遺伝的処理装置。
The control unit stores the previous generation converter as a storage converter when the increment of the fitness between the two generations is higher than the reference value, and in at least one generation after the next generation, the The genetic processing apparatus according to claim 1, wherein the storage converter is at least one generation of converters after the next generation.
前記制御部は、複数の世代間での適合度の増分が所定値以下の場合、前記保存変換器を、前記現世代の変換器とする
請求項2に記載の遺伝的処理装置。
The genetic processing device according to claim 2, wherein when the increment of fitness between a plurality of generations is equal to or less than a predetermined value, the control unit sets the storage converter as the current generation converter.
前記制御部は、前記2世代間での適合度の増分が前記基準値より高い場合に、前記前世代の変換器を、次世代から所定数世代後までの間、残存させる
請求項1に記載の遺伝的処理装置。
The control unit causes the previous generation converter to remain for a predetermined number of generations after the next generation when an increase in fitness between the two generations is higher than the reference value. Genetic processing equipment.
前記制御部は、前記2世代間での適合度の増分が前記基準値より高い場合に、前記前世代の変換器に対して世代が進む毎に減少するパラメータを設定し、前記前世代の変換器を前記パラメータが0となるまでの間、残存させる
請求項4に記載の遺伝的処理装置。
The controller sets a parameter that decreases each time a generation progresses for the previous generation converter when the increment of the fitness between the two generations is higher than the reference value, and converts the previous generation conversion. The genetic processing device according to claim 4, wherein the vessel is left until the parameter becomes zero.
前記制御部は、前記前世代および前記現世代の2世代間での変換器の適合度の最高値の増分が前記基準値より高い場合に、前記前世代の変換器を元に前記次世代以降の少なくとも1つの世代の変換器を生成する頻度を高める
請求項1から5の何れかに記載の遺伝的処理装置。
The control unit, when the maximum increase in the conformity of the converter between the previous generation and the current generation is higher than the reference value, based on the previous generation converter, The genetic processing device according to claim 1, wherein the frequency of generating at least one generation of the converter is increased.
前記生成部は、入力画像を出力画像にそれぞれ変換する複数のフィルタ部品を前記複数の処理部品とし、当該複数のフィルタ部品を組み合わせた少なくとも1つの前世代の画像フィルタを前記少なくとも1つの前記前世代の変換器として、遺伝的処理により現世代の画像フィルタを生成する
請求項1から6の何れかに記載の遺伝的処理装置。
The generating unit uses a plurality of filter components that respectively convert an input image to an output image as the plurality of processing components, and combines at least one previous generation image filter that combines the plurality of filter components with the at least one previous generation. The genetic processing device according to any one of claims 1 to 6, wherein a current-generation image filter is generated by genetic processing as the converter.
それぞれの世代において、入力データを処理して処理結果を出力データとして出力する複数の処理部品を組み合わせた少なくとも1つの前世代の変換器から、遺伝的処理により現世代の変換器を生成する生成ステップと、
それぞれの前記現世代の変換器について、学習用入力データから学習用目標データへの変換に対する適合度を算出する適合度算出ステップと、
前記前世代および前記現世代の少なくとも2世代間での適合度の増分が基準値より高い場合に、前記前世代の変換器を元に次世代以降の少なくとも1つの世代の変換器を生成する頻度を高める制御ステップと、
を備える遺伝的処理方法。
Generation step for generating a current generation converter by genetic processing from at least one previous generation converter combining a plurality of processing components that process input data and output processing results as output data in each generation When,
For each of the current generation converters, a fitness calculation step for calculating a fitness for conversion from learning input data to learning target data; and
The frequency of generating at least one generation of converters after the next generation based on the previous generation of converters when the increment of the fitness between the previous generation and the current generation is higher than a reference value Control steps to enhance,
A genetic processing method comprising:
コンピュータを、請求項1から請求項7の何れかに記載の遺伝的処理装置として機能させるプログラム。   A program that causes a computer to function as the genetic processing device according to any one of claims 1 to 7.
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