JPH08314883A - Optimization problem solving method and optimization device - Google Patents

Optimization problem solving method and optimization device

Info

Publication number
JPH08314883A
JPH08314883A JP7114198A JP11419895A JPH08314883A JP H08314883 A JPH08314883 A JP H08314883A JP 7114198 A JP7114198 A JP 7114198A JP 11419895 A JP11419895 A JP 11419895A JP H08314883 A JPH08314883 A JP H08314883A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
population
solution
genetic
individuals
optimization
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Withdrawn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
JP7114198A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Okada
浩之 岡田
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu 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 Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP7114198A priority Critical patent/JPH08314883A/en
Publication of JPH08314883A publication Critical patent/JPH08314883A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE: To provide an optimization problem solving method and an optimization device capable of shortening the calculating time for finding a practical solution through the use of a genetic algorithm. CONSTITUTION: When a problem 1 of optimization is given, an optimizing article and a restraint condition are converted into the chromosome 2 to be used in a genetic algorithm 3. Next, the search of an optimum solution is performed by a geographical isolation model 3a and/or an environmental variation model 3b. In the geographical isolation model 3a, the whole group is divided into plural slave groups A, B,... and the genetic algorithm is applied to each slave group. The exchange of chromosome is permitted among slave groups and the excellent solution generated in a certain slave group can be effectively utilized for even other slave groups. In the environmental variation model 3a, a genetic operation is repeated till the solution satisfying a condition can be obtained while varying some or all of the parameters of the scaling of adaptability, selection technique and cross technique, etc., to find an optimal solution.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、与えられた制約条件の
下で目的関数を最小(もしくは最大)にする解を求める
最適化問題の解決方法および最適化装置に関し、特に本
発明は遺伝的アルゴリズムを用いて最適解を求める最適
化問題の解決方法および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 an optimization problem solving method and an optimization apparatus for finding a solution that minimizes (or maximizes) an objective function under given constraints. The present invention relates to a method for solving an optimization problem and an optimization device for obtaining an optimum solution using an algorithm.

【0002】確率的探索手法として、また、新しい学習
方法として注目されている遺伝的アルゴリズム(Geneti
c Algorithms:GA)は、生物が長年に渡って行ってきた進
化の過程をシミュレートする工学的進化モデルである。
Charles Darwinを祖とするダーウィニズム進化論によれ
ば、生物は自分を取り巻く環境の変化や集団内の他の個
体との相互作用により環境により良く適応する個体が自
然淘汰を通じて選択され生き残ってきた。そして、個体
同士が交配を行うことにより優れた形質を次世代に伝え
るとともに突然変異により新しい形質の獲得を行うこと
を繰り返して、適応的な進化をしてきた。
[0002] A genetic algorithm (Geneti) which is attracting attention as a probabilistic search method and a new learning method.
c Algorithms (GA) is an engineered evolutionary model that simulates the evolutionary process of living organisms over many years.
According to the Darwinism evolution theory, which was derived from Charles Darwin, organisms have survived by being selected through natural selection by individuals who are better adapted to the environment due to changes in the environment surrounding them and interactions with other individuals in the population. Then, the individuals have been mated with each other to transmit superior traits to the next generation, and the mutations have been repeated to obtain new traits, resulting in adaptive evolution.

【0003】遺伝的アルゴリズム(以下、GAと略記す
る)は個体集団に対して、交叉・突然変異・淘汰という
遺伝的オペレーションを繰り返し適用し、生存競争の果
てに環境の適応度がより高い個体が結果として生き残っ
ていく生物進化の仕組みを利用した非常に単純なもので
ある。GAの歴史は意外に古くその起源はもちろんダー
ウィニズム進化論であり、Charles Darwinの「種の起
源」にまで遡れる。Holland は集団遺伝学やサイバネテ
ィックスからの知見により1975年「Adaptation in Natu
ral and Artificial Systems」を著し、生物の遺伝と自
然淘汰を基にした適応システム理論の枠組みを提唱し
た。この本の中でHolland の提唱した「GAの基本定
理」が現在のGA研究の源になっている。
A genetic algorithm (hereinafter abbreviated as GA) repeatedly applies a genetic operation such as crossover, mutation, and selection to a population of individuals, so that individuals with higher adaptability to the environment may end up in competition for survival. It is a very simple one that utilizes the mechanism of biological evolution that survives as a result. The history of GA is surprisingly old and its origin is, of course, Darwinian evolution theory, and goes back to Charles Darwin's "origin of species." Holland used the findings from population genetics and cybernetics to 1975 “Adaptation in Natu
"Ral and Artificial Systems", and proposed a framework of adaptive system theory based on the genetics of living organisms and natural selection. In this book, Holland's "Basic Theorem of GA" is the source of current GA research.

【0004】1995年の第1回の遺伝的アルゴリズムに関
する国際会議(International Conference on Genetic A
lgorithms :ICGA )が米国のカーネギーメロン大学で開
催された頃からGAの工学的応用への研究が本格化して
きた。現在では、実用化を目指した研究が数多く発表さ
れガスパイプラインの制御やジエットエンジンの設計な
ど最適化問題を中心に実際に産業へ応用された事例も見
られる。
The 1st International Conference on Genetic Algorithm in 1995
lgorithms (ICGA) was held at Carnegie Mellon University in the United States, and research into engineering applications of GA has been in full swing. At present, many studies aimed at practical application have been published, and there are also cases in which they are actually applied to industry, focusing on optimization problems such as gas pipeline control and jet engine design.

【0005】[0005]

【従来の技術】従来のGAは、例えば、"D.E.Goldberg,
Genetic Algorithms in Search,Optimization and Mach
ine Learning" に詳しく述べられている。図9は遺伝的
アルゴリズムを模式的に書いたものである。同図に示す
ように、ある世代(k)において集団内には解候補であ
る個体が複数存在している。それらの個体に対して交
叉、突然変異、淘汰といった遺伝的操作を行うことによ
り次世代(k+1)の集団を得る。この過程を繰り返す
ことにより集団中の個体の適応度が徐々に進化し、やが
ては最適な解に到達することができる。
2. Description of the Related Art A conventional GA is, for example, "DE Goldberg,
Genetic Algorithms in Search, Optimization and Mach
9 is a schematic drawing of a genetic algorithm. As shown in the figure, there are multiple individuals that are solution candidates in a population in a certain generation (k). The population of the next generation (k + 1) is obtained by performing genetic operations such as crossover, mutation, and selection on these individuals.By repeating this process, the fitness of the individuals in the population gradually increases. , And eventually reach the optimal solution.

【0006】GAは基本的に3種類の遺伝的操作(選択
・交叉・突然変異)を用いて次のような処理を行なう。 1.初期集団の生成 ランダムな遺伝子を持つ複数の個体からなる初期集団を
生成する。 2.終了条件が満たされるまで以下の処理を繰り返す。 (a) 選択:交叉のための個体を複数組選択する。 (b) 交叉:個体の一部を交換することによって子孫とな
る新しい個体を生成する。 (c) 突然変異:子孫となる個体において、その一部を交
換あるいは変異させる。
GA basically performs the following processing using three types of genetic operations (selection, crossover, and mutation). 1. Generation of initial population An initial population consisting of multiple individuals having random genes is generated. 2. The following processing is repeated until the end condition is satisfied. (a) Selection: Select multiple sets of individuals for crossover. (b) Crossover: By exchanging a part of the individual, a new individual as a descendant is generated. (c) Mutation: A part of the offspring is replaced or mutated.

【0007】上記した3つの遺伝子操作を終了条件が満
たされるまで繰り返し行うのが従来の技術であった。
The conventional technique was to repeatedly perform the above-mentioned three gene manipulations until the termination condition was satisfied.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ここで、GAを最適化
問題解決手段として考える。最適化問題とは下記の
(2)式に示す与えられた制約条件の下で、次の(1)
式に示すある目的関数を最小(あるいは最大)とする解
を求めることであり、以下のように与えられる。 min f(x) or max f(x) (1) subject to gi (x)≦0(i=1,2,…,m) (2) 最適化問題において、xが組み合わせ的であるような場
合を特に組み合わせ最適化問題という。多くの組み合わ
せ最適化問題において、最適解を得るには、全ての解候
補を列挙し、制約を満たす解の中から目的関数を最小
(あるいは最大)にする解を見つける必要がある。
Here, the GA is considered as an optimization problem solving means. The optimization problem is defined by the following (1) under the given constraint condition shown in the following (2).
The objective is to find a solution that minimizes (or maximizes) a certain objective function, and is given as follows. min f (x) or max f (x) (1) subject to g i (x) ≦ 0 (i = 1, 2, ..., m) (2) In the optimization problem, x seems to be combinatorial The case is called a combinatorial optimization problem. In many combinatorial optimization problems, in order to obtain the optimum solution, it is necessary to enumerate all the solution candidates and find a solution that minimizes (or maximizes) the objective function among the solutions satisfying the constraints.

【0009】しかし、全件検索による方法では問題の規
模が増えるに従って指数関数的に解候補の数が増大する
組み合わせの爆発が生じ、理論的に最適解が求まること
が分かっていても、現実的な時間内では実行が不可能で
ある。実用的な時間内で組み合わせ最適化問題の準最適
解を求めるアプローチとして発見的探索手法によるもの
と確率的探索手法によるものがある。
However, even if it is known that an optimal solution can be theoretically obtained by the method of all-retrieval search, the number of solution candidates exponentially increases as the problem scale increases, and even if it is known that an optimal solution can be theoretically obtained. It is impossible to execute in a short time. There are a heuristic search method and a probabilistic search method as approaches to find a suboptimal solution of a combinatorial optimization problem in a practical time.

【0010】GAはその基本的な枠組みは確率的探索手
法として捉えることができる。したがって、Simulated
Annealing やHopfield Modelのような従来の確率的な探
索手法と同様に問題構造に依存しない手法なので容易に
組み合わせ最適化問題に適用することができる。確率的
探索手法の中には最適解への収束を保証したものもあ
る。しかし、確率的な探索手法はシステムの開発時間が
短く手軽に使える特長を持つ反面、準最適解を得るのに
も膨大な計算時間を必要とするといった問題点がある。
The basic framework of GA can be regarded as a probabilistic search method. Therefore, Simulated
Like the conventional probabilistic search methods such as Annealing and Hopfield Model, it is a method that does not depend on the problem structure and can be easily applied to combinatorial optimization problems. Some probabilistic search methods guarantee convergence to the optimal solution. However, the probabilistic search method has a feature that the system development time is short and it can be used easily, but there is a problem that a huge amount of calculation time is required to obtain a suboptimal solution.

【0011】上記したように、問題規模が大きくなるに
つれて膨大な計算時間を要するということがGAを実際
的な問題に適用する際の大きな問題となっていた。本発
明は上記したGAの問題点に鑑みなされたものであっ
て、本発明の目的は、実用的な解に至る計算時間を短縮
することが可能な最適化問題解決方法および最適化装置
を提供することである。
As described above, the enormous calculation time is required as the scale of the problem increases, which has been a major problem in applying GA to practical problems. The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of GA, and an object of the present invention is to provide an optimization problem solving method and an optimization device capable of shortening the calculation time to reach a practical solution. It is to be.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理図で
ある。同図において、1は目的関数と制約条件式からな
る与えられた最適化問題、2は最適化問題をコード化し
た染色体、3は遺伝的アルゴリズムである。前記課題を
解決するため、本発明の請求項1の発明は、遺伝的アル
ゴリズムを用いた最適化問題解決方法において、遺伝的
変化が促進するような条件を選定して個体集団を進化さ
せることにより、最適解を得る時間を短縮するようにし
たものである。
FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention. In the figure, 1 is a given optimization problem consisting of an objective function and constraint conditions, 2 is a chromosome encoding the optimization problem, and 3 is a genetic algorithm. In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 of the present invention is an optimization problem solving method using a genetic algorithm, which comprises evolving an individual population by selecting conditions that promote genetic changes. , The time for obtaining the optimal solution is shortened.

【0013】本発明の請求項2の発明は、図1に示すよ
うに、ランダムな遺伝子を持つ複数の個体からなる初期
集団を発生させる手段と、上記集団について、条件を満
たす解が得られるまで遺伝的操作を繰り返し最適解を得
る手段とを備えた最適化装置において、上記集団を複数
の子集団に分割し、各子集団間で染色体の交換を許容し
ながら、各子集団内で条件を満たす解が得られるまで遺
伝的操作を繰り返し最適解を得るように構成したもので
ある。
As shown in FIG. 1, the invention of claim 2 of the present invention comprises means for generating an initial population consisting of a plurality of individuals having random genes, and a solution satisfying the conditions for the population. In an optimizing device equipped with means for repeatedly performing genetic operations to obtain an optimal solution, the above-mentioned group is divided into a plurality of sub-populations, and the exchange of chromosomes between the sub-populations is allowed while the conditions are set in each sub-population. It is configured so that an optimal solution is obtained by repeating genetic operations until a satisfying solution is obtained.

【0014】本発明の請求項3の発明は、ランダムな遺
伝子を持つ複数の個体からなる初期集団を発生させる手
段と、上記集団について、条件を満たす解が得られるま
で遺伝的操作を繰り返し最適解を得る手段とを備えた最
適化装置において、個体のおかれた集団の状態、個体そ
れ自身の状態に影響を与えるパラメータを変動させる手
段を設け、上記手段によりパラメータを変動させなが
ら、条件を満たす解が得られるまで遺伝子操作を繰り返
し最適解を得るように構成したものである。
The invention according to claim 3 of the present invention comprises means for generating an initial population consisting of a plurality of individuals having random genes, and an optimal solution for said population by repeating genetic operations until a solution satisfying the conditions is obtained. In the optimizing device including means for obtaining the condition, a means for varying the parameter that affects the state of the population in which the individual is placed, the state of the individual itself is provided, and while varying the parameter by the above means, the condition is satisfied. It is configured to repeat the genetic manipulation until a solution is obtained to obtain an optimal solution.

【0015】本発明の請求項4の発明は、ランダムな遺
伝子を持つ複数の個体からなる初期集団を発生させる手
段と、上記集団について、条件を満たす解が得られるま
で遺伝的操作を繰り返し最適解を得る手段とを備えた最
適化装置において、個体のおかれた集団の状態、個体そ
れ自身の状態に影響を与えるパラメータを変動させる手
段を設け、上記集団を複数の子集団に分割し各子集団間
で染色体の交換を許容しながら、上記手段によりパラメ
ータを変動させ各子集団内で条件を満たす解が得られる
まで遺伝的操作を繰り返し最適解を得るように構成した
ものである。
According to a fourth aspect of the present invention, means for generating an initial population consisting of a plurality of individuals having random genes, and genetic operations are repeated for the population until an optimal condition is obtained. And a means for varying the parameters that affect the state of the population in which the individual is placed, the state of the individual itself, and the above-mentioned population is divided into a plurality of child populations. While allowing the exchange of chromosomes between populations, the parameter is varied by the above means and the genetic operation is repeated until a solution satisfying the condition is obtained in each offspring population to obtain an optimal solution.

【0016】[0016]

【作用】本発明は自然界の進化の法則であるハーディ・
ワインベルクの法則を工学的に応用したものである。ハ
ーディ・ワインベルクの法則によれば、次の4つの条件
が揃った場合に、遺伝子頻度の変化が起こらないとされ
ている。 任意交配を行う。 集団中の個体数が十分多い。 自然淘汰が働かない。 集団中の個体の遺伝子に変異が生じない。
[Operation] The present invention is a law of evolution of nature, Hardy
It is an engineering application of Weinberg's law. According to Hardy-Weinberg's law, a change in gene frequency does not occur when the following four conditions are met. Arbitrary mating. The population is large enough. Natural selection does not work. Mutations do not occur in the genes of individuals in the population.

【0017】つまり、GAのシミュレーションの中で上
記ハーディ・ワインベルクの法則に逆らうような状態を
人工的に生じさせれば、結果として進化が速まり、より
短時間で結果が得られることになる。任意交配とは、集
団中の全ての2個体間の交配率が等しい場合を言い、任
意交配が行われない例の代表は近親交配である。近親交
配では、共通の祖先由来の遺伝子をもった個体同士が交
配することですべての遺伝子座においてホモ接合体の頻
度が高まる。また、表現形質の似た個体同士の交配や異
なる個体同士の交配はその形質を発現させる遺伝子座に
おいてホモ接合体の頻度が増減する。
That is, if a state contrary to the Hardy-Weinberg law is artificially generated in the GA simulation, as a result, the evolution is accelerated and the result can be obtained in a shorter time. . Arbitrary mating refers to the case where the mating rate between all two individuals in the population is equal, and the representative of an example in which arbitrary mating is not performed is inbreeding. In inbreeding, the frequency of homozygotes increases at all loci by mating individuals with genes from a common ancestor. Further, in the case of mating between individuals having similar phenotypic traits or mating between individuals having different phenotypic traits, the frequency of homozygotes increases or decreases at the locus expressing the trait.

【0018】集団中の個体数は一般には有限である。そ
れゆえ、集団の振る舞いは決定論的に扱うことはでき
ず、確率論的挙動として考える必要がある。集団のサイ
ズが有限であることから生ずる集団の確率論的挙動をサ
イズ効果とて呼び、有限個体数の生物進化を考えるとき
確率論的なサイズ効果による遺伝子頻度の変化が重要で
ある。集団のサイズが小さくなればその結果として任意
交配が行われにくくなるので、サイズ効果と任意交配は
深い関係にある。任意交配が行われなかったり、集団の
サイズが小さいために任意交配が行われ難いことによる
遺伝子頻度の変化を遺伝的浮動と呼び、自然淘汰とは無
関係に偶然起こる進化現象である。
The number of individuals in a population is generally finite. Therefore, the behavior of the group cannot be treated deterministically and must be considered as stochastic behavior. The stochastic behavior of a population that arises from the finite size of the population is called the size effect, and when considering the evolution of a finite population of organisms, changes in gene frequency due to the stochastic size effect are important. As the size of the group becomes smaller, as a result, it becomes difficult to carry out arbitrary crossing, so there is a deep relationship between size effect and arbitrary crossing. The change in gene frequency due to the difficulty of random mating due to the lack of random mating or the small size of the population is called genetic drift, and it is an evolutionary phenomenon that happens by chance regardless of natural selection.

【0019】自然淘汰は集団内の個体間に適応度の差が
存在する時には必ず起こる。個体の適応度は個体が次世
代に残す子の数つまり繁殖率として捉えられており、親
個体の遺伝子型によって決定される形質の一つである。
しかし、適応度はそのような遺伝的要因だけで決定され
るのではなく、別の遺伝子座における遺伝子型の影響や
周囲の環境にも大きく左右される遺伝的要因と環境的要
因を併せ持つ。
Natural selection occurs whenever there is a difference in fitness between individuals within a population. The fitness of an individual is understood as the number of offspring that the individual retains in the next generation, that is, the reproductive rate, and is one of the traits determined by the genotype of the parent individual.
However, fitness is determined not only by such genetic factors, but also by both genetic factors and environmental factors that are greatly influenced by the influence of genotype at another locus and the surrounding environment.

【0020】個体の適応度が変化するのはどういう場合
であろうか。突然変異や遺伝的組み換え(交叉)によっ
て個体に変異が生じた時にも、適応度が変化するが、そ
れらよりも影響が大きいのが環境の変化である。自然の
世界において、個体を取り巻く環境が一定であることは
ほとんど無く、環境は常に変化している。変化する環境
のもとでは個体に変異が全く生じない場合にも適応度は
変化しある遺伝子型が有利になったり、逆に不利になっ
たりする可能性がある。
What is the case when the fitness of an individual changes? When a mutation occurs in an individual due to mutation or genetic recombination (crossover), the fitness also changes, but the change has a greater effect on the environment. In the natural world, the environment surrounding an individual is rarely constant, and the environment is constantly changing. In a changing environment, even if no mutation occurs in an individual, the fitness changes and some genotypes may be advantageous or, conversely, disadvantageous.

【0021】集団中の個体の遺伝子に変異が生じるのは
突然変異と遺伝的組み換え(交叉)によることが多い。
突然変異は親の遺伝子が複製されて子に伝わる時に完全
な複製が行われず、突然変異率と呼ばれる値に従って複
製の誤りが生じることを言う。集団中のある個体に生じ
た突然変異は自然淘汰により集団から消え去るかあるい
は集団全体に広がり固定されるかが決定される。個体に
生じた突然変異が生存に有利であれば、固定される確率
は大きくなり、逆に個体の生存を不利にするような変異
であれば固定されることはほとんどなくなる。
Mutations in the genes of individuals in a population are often caused by mutation and genetic recombination (crossover).
Mutation means that when the gene of the parent is replicated and transmitted to the offspring, complete replication does not occur, and a replication error occurs according to a value called the mutation rate. Mutations that occur in an individual in a population are determined by natural selection to either disappear from the population or be spread and fixed throughout the population. If the mutation produced in the individual is favorable to survival, the probability of being fixed is high, and conversely, if the mutation is one that is disadvantageous to the survival of the individual, it is hardly fixed.

【0022】遺伝的組み換え(交叉)は突然変異が遺伝
子内に全く新しい対立遺伝子を生じさせるのとは違い、
遺伝子座間における組み換えによって新しい遺伝子の組
み合わせを生む。遺伝子座間に起こる組み換えとは別
に、同一遺伝子内で起こる組み換えを遺伝子内組み換え
と呼び、突然変異と同様な新しい対立遺伝子を生じさせ
ることが可能である。
Genetic recombination (crossover) is different from mutation causing an entirely new allele in the gene,
Recombination between loci creates new gene combinations. Apart from recombination that occurs between loci, recombination that occurs within the same gene is called intragenic recombination and can give rise to new alleles similar to mutations.

【0023】通常、突然変異は個体にとって大きな適応
度の変化を生じない。ほとんどの突然変異は個体にとっ
て不利なものなので、自然淘汰により集団からすぐに消
滅してしまう。仮に有利な突然変異が生じても、それが
集団中に広がって固定されるには非常に長い時間を要す
る。一方、遺伝的組み換えは適応度が上がる場合も下が
る場合もその変化は非常に大きく進化にとって大きな役
割を果していると考えられる。
[0023] Usually, mutations do not cause a great change in fitness for the individual. Most mutations are detrimental to the individual and are quickly eliminated from the population by natural selection. Even if an advantageous mutation occurs, it takes a very long time to spread and be fixed in the population. On the other hand, genetic recombination, when the fitness increases or decreases, is extremely large and it is considered that it plays a major role in evolution.

【0024】以上述べたようにハーディ・ワインバーグ
の法則によれば進化の主な要因は突然変異および遺伝的
組み換えによって生じた個体間の差異がサイズ効果ある
いは自然淘汰によって集団内に広がることによって決定
されていると考えられる。本発明は上記したハーディ・
ワインベルクの法則に逆らうような状態を人工的に生じ
させることにより、進化を速めより短時間で最適解を得
られるようにしたものであり、特に本発明においては、
上記サイズ効果がより遺伝的頻度の変化に影響を与える
場合として地理的隔離モデルによる遺伝子アルゴリズム
の高速化、および、環境変動モデルによる遺伝的アルゴ
リズムの高速化を実現したものである。
As described above, according to Hardy-Weinberg's law, the main factor of evolution is determined by the differences among individuals caused by mutation and genetic recombination that spread within the population due to size effect or natural selection. It is considered to have been done. The present invention is based on the above-mentioned Hardy
By artificially producing a state that goes against Weinberg's law, it is possible to obtain an optimal solution in a shorter time by accelerating the evolution, and particularly in the present invention,
As a case where the above size effect more affects the change of genetic frequency, the genetic algorithm is speeded up by the geographical isolation model and the genetic algorithm is speeded up by the environmental change model.

【0025】すなわち、図1に示すように、まず、最適
化問題1が与えられると、最適化項や制約条件を遺伝的
アルゴリズムで用いる染色体2に変換する。次に、遺伝
的アルゴリズム3を用いて最適解の探索を行うが、ここ
で下記の地理的隔離モデル3aおよび/または環境変動
モデル3bを用いて遺伝的アルゴリズムの高速化を図
る。 (1) 地理的隔離モデル 通常の遺伝的アルゴリズムは一つの集団の中で世代を経
ることにより、より最適な解に近づこうとしているが、
本発明における地理的隔離モデル3aでは、全体の集団
を複数の子集団A,B,…に分け、各々で遺伝的アルゴ
リズムを適用する。さらに、子集団同士で染色体の交換
を許し、別の子集団に発生した優秀な解を他の子集団で
も有効に利用できるようにする。
That is, as shown in FIG. 1, first, when an optimization problem 1 is given, the optimization terms and constraints are converted into the chromosome 2 used in the genetic algorithm. Next, the genetic algorithm 3 is used to search for an optimal solution. Here, the geographical algorithm 3a and / or the environmental variation model 3b described below are used to speed up the genetic algorithm. (1) Geographical isolation model Although a normal genetic algorithm tries to approach a more optimal solution by passing through the generations in one population,
In the geographical isolation model 3a according to the present invention, the entire population is divided into a plurality of child populations A, B, ... And the genetic algorithm is applied to each. In addition, the subgroups are allowed to exchange chromosomes with each other so that the excellent solution generated in another subgroup can be effectively used in another subgroup.

【0026】これにより、前記サイズ効果により、進化
を速め最適解を短時間で得ることができるようになる。 (2) 環境変動モデル 遺伝的アルゴリズムにおける「環境」とは、解候補であ
る個体のおかれた集団の状態および個体それ自身の状態
である。遺伝的アルゴリズムはその名が示すように問題
を解決する手段一般を指すものであり、その実現方法は
利用者毎に異なるのが普通である。
As a result, the size effect makes it possible to accelerate evolution and obtain an optimum solution in a short time. (2) Environmental variation model The "environment" in the genetic algorithm is the state of the population in which the solution candidates are placed and the state of the individuals themselves. A genetic algorithm, as the name implies, generally refers to a means for solving a problem, and its realization method is usually different for each user.

【0027】したがって、ここで述べる「環境」も定義
されたものではなく、通常一般的に用いられているもの
に過ぎず、遺伝的アルゴリズムの実現に際して使われる
パラメータのすべてを「環境」ということができる。以
下の〜は、遺伝的アルゴリズムの提唱者の一人であ
るD.E.Goldbergが提案した"Simple Genetic Algorithms
(SGA)"で用いたパラメータである。 集団内の個体数の数 適応度のスケーリング 選択手法 交叉手法 突然変異手法 世代モデル 本発明の環境変動モデル3bでは、上記したパラメータ
の内のいくつか、あるいはすべてを変動させながら、図
1に示すように条件を満たす解が得られるまで、遺伝的
操作を繰り返すものであり、自然淘汰を最も有効に利用
することにより、最適解への到達時間を短くすることが
できる。
Therefore, the "environment" described here is not a defined one, but is only a commonly used one, and all the parameters used in the realization of a genetic algorithm are called "environment". it can. The following are the "Simple Genetic Algorithms" proposed by DE Goldberg, one of the proponents of genetic algorithms.
(SGA) ". Number of individuals in the population Fitness scaling selection method Crossover method Mutation method Generation model In the environmental variation model 3b of the present invention, some of the above parameters, or While varying everything, the genetic operation is repeated until a solution satisfying the conditions as shown in Fig. 1 is obtained, and the effective time of reaching the optimal solution is shortened by making the most effective use of natural selection. be able to.

【0028】[0028]

【実施例】次に本発明の実施例について説明する。 (1)地理的隔離モデル 図2は本発明の実施例の地理的隔離モデル3aを示す図
であり、本実施例においては、集団をA,Bの2つの子
集団に分けて各々で遺伝的アルゴリズムを適用した地理
的隔離モデルを示している。
EXAMPLES Next, examples of the present invention will be described. (1) Geographical isolation model FIG. 2 is a diagram showing a geographical isolation model 3a according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, a population is divided into two child populations A and B, and each is genetically divided. The geographical isolation model which applied the algorithm is shown.

【0029】同図において、まず、集団A,Bで解の候
補となる染色体の集団を発生させる。ついで、集団A,
Bのそれぞれにおいて、交叉、突然変異、淘汰等の遺伝
的操作を施して条件を満たす解が得られたか否かを判別
し、条件を満たす解が得られるまで、上記遺伝的操作を
繰り返す。また、子集団同士で染色体を交換し、別の子
集団に発生した優秀な解を他の子集団でも有効に利用で
きるようにする。
In the figure, first, a group of chromosomes that are candidates for a solution is generated in the groups A and B. Then, group A,
In each of B, a genetic operation such as crossover, mutation, and selection is performed to determine whether or not a solution satisfying the condition is obtained, and the genetic operation is repeated until a solution satisfying the condition is obtained. In addition, chromosomes are exchanged between child groups so that excellent solutions generated in other child groups can be effectively used in other child groups.

【0030】以上のように集団を子集団に分け、各々の
集団について遺伝的アルゴリズムを適用することによ
り、集団のサイズが小さくなり、前記したように進化の
速度を速めることができる。 (2)環境変動モデル 図3は本発明の実施例の環境変動モデルを示す図であ
る。
By dividing the population into child populations and applying the genetic algorithm to each population as described above, the size of the population can be reduced, and the speed of evolution can be increased as described above. (2) Environmental Change Model FIG. 3 is a diagram showing an environmental change model according to the embodiment of the present invention.

【0031】環境変動モデル3bにおいては、同図に示
すように、まず、解候補となる染色体の集団を発生さ
せ、交叉、突然変異、淘汰等の遺伝的操作を施して条件
を満たす解が得られたか否かを判別し、条件を満たす解
が得られるまで、上記遺伝的操作を繰り返す。その際、
交叉手法、突然変異手法、突然変異率、適応度のスケー
リング、世代モデル等の前記した〜の内のいくつ
か、あるいは、全てのパラメータを変動させる。これに
より、最適解への到達時間を短縮化することができる。
In the environment variation model 3b, as shown in the figure, first, a group of chromosomes that are solution candidates is generated, and genetic operations such as crossover, mutation, and selection are performed to obtain a solution satisfying the conditions. It is determined whether or not it has been performed, and the above genetic operation is repeated until a solution satisfying the conditions is obtained. that time,
Some or all of the above-mentioned parameters such as crossover method, mutation method, mutation rate, fitness scaling, and generation model are changed. As a result, the time required to reach the optimum solution can be shortened.

【0032】環境変動モデルは上記のように〜のパ
ラメータのいくつか、あるいはすべてを変動させながら
世代を経ていくものであり、以下、上記からのパラ
メータの変動について詳述する。 (a) 集団内の個体の数 先に述べたように、遺伝的アルゴリズムは解候補が集団
で最適解を見つける確率的な手法である。
The environment variation model passes through generations while varying some or all of the parameters (1) to (3) as described above. The parameter variation from the above will be described in detail below. (a) Number of individuals in a population As described above, the genetic algorithm is a probabilistic method in which candidate solutions find the optimal solution in a population.

【0033】ここで、単純な山登り法と異なるのは集団
内の全員が自分の周りの高い山を目指して登るのではな
く、集団としてより高い山に登るという考え方である。
つまり、個体の中には突然変異などによって、全く違う
方向に行ってしまうものもあるが、そのことが結果的に
さらに高い山を発見することにつながる場合もあり、局
所的最適解からの脱出に役立つ。
Here, what is different from the simple mountain climbing method is that not everyone in the group climbs toward the higher mountains around them, but rather the group climbs higher mountains.
In other words, some individuals may go in completely different directions due to mutations, etc., but this may eventually lead to the discovery of higher mountains, and escape from the local optimal solution. To help.

【0034】さて、集団内の個体の数は何に影響を与え
るのだろうか。非常に極端な例で個体が一つだけの場合
を考えてみよう。この時の解の質は突然変異率や交叉確
率などのような確率的パラメータに非常に影響を受ける
ことになり、探索はランダムサーチ的な側面を強くす
る。また、逆に、集団内の個体の数が非常に多いときは
局所的最適解からの脱出に役立つ確率的な変動が期待で
きず、局所的最適解への落ち込みや、解が求まったとし
ても非常に時間がかかることになる。 (b) 適応度のスケーリング 遺伝的なアルゴリズムを最適化問題の解決手段と考えた
場合の適応度とは、個々の個体の環境中での競争力を示
す値であり、すなわち、解の値そのものである。さて、
適応度が最適化問題から決定されたとしても、この値を
そのまま選択時の確率に反映させる必要はなく、何らか
の関数を導入し適応度の違いを拡大または縮小させるこ
とがある。
What influence does the number of individuals in the population have? Consider a very extreme case where there is only one individual. The quality of the solution at this time is greatly affected by stochastic parameters such as mutation rate and crossover probability, and the search strengthens the random search aspect. On the contrary, when the number of individuals in the population is very large, stochastic fluctuations that help escape from the local optimal solution cannot be expected, and even if the solution falls to the local optimal solution or the solution is obtained. It will take a very long time. (b) Scaling of fitness The fitness when the genetic algorithm is considered as a solution to the optimization problem is the value that indicates the competitiveness of each individual in the environment, that is, the solution value itself. Is. Now,
Even if the fitness is determined from the optimization problem, this value need not be reflected as it is in the probability at the time of selection, and some function may be introduced to expand or reduce the difference in fitness.

【0035】このような関数を導入することをスケーリ
ングと呼び、スケーリングを変動させることにより時に
は適応度の低い個体がより次世代へ生き残り易くし、こ
れもまた局所的な最適解からの脱出に効果がある。次の
表に代表的なスケーリング手法を示す。下記の表におい
て、fは適応度関数であり、a,b,c,kは定数、σ
は分散、上にバーが付されたfはfの平均値である。
Introducing such a function is called scaling, and by varying the scaling, individuals with low fitness are more likely to survive in the next generation, which is also effective for escape from the local optimum solution. There is. The following table shows typical scaling methods. In the table below, f is the fitness function, a, b, c, k are constants, and σ
Is the variance and f above the bar is the average value of f.

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】(c) 選択手法 選択では選択圧力を変動させる。この際、重要なのは、
どの個体同士を交配させるかである。このための方法と
して以下の方法が提案されている。 適応度比例戦略 ルーレット・モデルまたはモンテカルロ・モデルとも呼
ばれ各個体の適応度に比例した確率で子孫を残せる可能
性があるモデルである。
(C) Selection method In selection, the selection pressure is changed. At this time, the important thing is
It depends on which individuals are mated. The following method has been proposed as a method for this purpose. Fitness proportional strategy It is also called a roulette model or Monte Carlo model, and it is a model that can leave offspring with a probability proportional to the fitness of each individual.

【0038】この戦略において、ある個体iが、各々の
選択で選ばれる確率pは次の式(3)で示される。すな
わち、ある個体が子孫を残せる確率pi を、その個体の
適応度fi を全個体の適応度の総和で割った値とする。
In this strategy, the probability p that an individual i is selected by each selection is expressed by the following equation (3). That is, the probability p i that an individual can leave offspring is a value obtained by dividing the fitness f i of the individual by the sum of the fitness of all the individuals.

【0039】[0039]

【数1】 [Equation 1]

【0040】この戦略では、選択確率の大きな個体は複
数回の交配に参加するので、その遺伝子は集団中に広が
っていく。 期待値戦略 期待値戦略では、各個体が残す子孫の期待値(fi ×p
i )を計算する。そして、その個体が選択された場合に
は、その期待値から0.5を引く。これにより、最悪で
も、期待値より0.5の偏差で子孫を残すことが可能と
なる。 エリート保存戦略 エリート保存戦略は、集団中で最も適応度の高い個体を
そのまま次世代に残す方法である。この方法を採用する
と、その時点で最も良い解が交叉や突然変異で破壊され
ないという利点がある。 (d) 交叉手法 交叉は、二つの親の染色体を組み替えて子の染色体を作
る操作であり、次のような交叉手法を取ることができ
る。 単純交叉 最も単純な交叉方法であり、交叉する位置を一つ決めて
その前と後ろで、どちらの親の遺伝子型を受け継ぐかを
変える方法である。 複数点交叉 複数点交叉は、交叉位置が複数ある方法である。例え
ば、交叉位置が2と5なら、新たな個体の一つは個体A
の先頭から2番目まで、個体Bの3番目から5番目ま
で、個体Aの6番目から最後までによって遺伝子が作ら
れる。
In this strategy, individuals having a high selection probability participate in a plurality of matings, so that the gene spreads throughout the population. Expected value strategy In the expected value strategy, the expected value (fi x p
i) is calculated. Then, when the individual is selected, 0.5 is subtracted from the expected value. As a result, even in the worst case, it is possible to leave offspring with a deviation of 0.5 from the expected value. Elite Conservation Strategy The Elite Conservation Strategy is a method of leaving the individual with the highest fitness in the population as it is to the next generation. This method has the advantage that the best solution at that time is not destroyed by crossover or mutation. (d) Crossover method Crossover is an operation in which two parent chromosomes are recombined to create a child chromosome, and the following crossover method can be adopted. Simple crossover This is the simplest crossover method, in which one crossover position is decided and the parental genotype is inherited before or after it. Multipoint crossover Multipoint crossover is a method in which there are multiple crossover positions. For example, if the crossover positions are 2 and 5, one of the new individuals is individual A.
Genes are created from the first to the second, the third to the fifth of the individual B, and the sixth to the last of the individual A.

【0041】同時にその逆の組み合わせでもう一つの新
たな個体の遺伝子が作られる。 (e) 突然変異手法 突然変異は遺伝子を一定の確率で変化させる操作であ
る。突然変異は、あまり大きい変異確率に設定するとラ
ンダム・サーチ的な側面が強くなり、逆に突然変異がな
い場合は、初期遺伝子の組合わせ以外の空間を探索する
ことができず、従って求められる解の質にも限界がでて
くる。 (f) 世代モデル 一般に、簡単なGAでは、全ての個体が一斉に子孫を作
り、次世代集合を作るという離散的世代モデルを採用し
ているが、それとは逆に、連続世代モデルに基づくもの
もある。連続世代モデルは世代ギャップというパラメー
タにより現世代中の何割かが入れ替わるかを指示する。
世代ギャップが0.2で集団のサイズが100なら、2
0の個体が交代することになる。 (3)本発明の適用例と本発明の有効性の評価 上記した地理的隔離モデル、環境変動モデルによる遺伝
的アルゴリズムの有効性を4色塗り分け問題により評価
した。4色塗り分け問題は、平面上に区分された領域を
4色のみを使って塗り分けていくという問題である。但
し、隣接する区分は同じ色には塗れないという制約がつ
いている。
At the same time, a gene of another new individual is created by the reverse combination. (e) Mutation method Mutation is an operation that changes a gene with a certain probability. If mutation is set to a too large mutation probability, the aspect of random search becomes strong, and on the contrary, if there is no mutation, it is not possible to search the space other than the combination of initial genes, and therefore the solution to be sought. There is a limit to the quality of. (f) Generation model In general, a simple GA adopts a discrete generation model in which all individuals simultaneously make descendants and make a next-generation set, but, conversely, it is based on a continuous generation model. There is also. In the continuous generation model, a parameter called the generation gap indicates how much of the current generation is replaced.
2 if the generation gap is 0.2 and the size of the group is 100
0 individuals will take turns. (3) Application examples of the present invention and evaluation of effectiveness of the present invention The effectiveness of the genetic algorithm based on the above-mentioned geographical isolation model and environment variation model was evaluated by a four-color painting problem. The four-color painting problem is a problem in which areas divided on a plane are painted by using only four colors. However, there is a restriction that adjacent sections cannot be painted in the same color.

【0042】ここで、各色に塗った区分の面積を等しく
するという最適化目的に加え、以下の(4)(5)式の
ように問題を定式化し、遺伝的アルゴリズムを適用し
た。
Here, in addition to the optimization purpose of equalizing the areas of the sections painted in each color, the problem was formulated as in the following equations (4) and (5) and the genetic algorithm was applied.

【0043】[0043]

【数2】 [Equation 2]

【0044】ただし、 Sred,Sgreen,Sblue, Syellow:赤、緑、青、黄色に
塗られた領域の面積の和 V(Sred,Sgreen,Sblue, Syellow):各色の面積の
和の分散 di,j :N×Nの行列で都市iと都市jが隣接している
とき1、隣接していないときは0 ci,j :N×Nの行列で都市iと都市jが同じ色に塗ら
れているとき1、違う色で塗られているとき0 上記した問題を図4に示す東京都の市区郡(市区郡数N
=55)に適用し、下記のようにシミュレーションを行
った。 (a) コード化 遺伝子型として次の(6)(7)式に示すコード化を行
った。
However, Sred, Sgreen, Sblue, Syellow: Sum of areas of red, green, blue, and yellow areas V (Sred, Sgreen, Sblue, Syellow): Variance of sum of areas of each color d i, j : 1 when city i and city j are adjacent to each other in the N × N matrix, and 0 when they are not adjacent c i, j : City i and city j are painted in the same color in the N × N matrix 1 when it is painted, 0 when it is painted in a different color The problem described above is shown in FIG.
= 55) and simulated as follows. (a) Encoding The genotype was encoded as shown in the following formulas (6) and (7).

【0045】[0045]

【数3】 (Equation 3)

【0046】ただし、Xは個体の全集団であり、pは集
団中の個体の数を表す。k番目の個体であるxk は長さ
がN(=55)からなる文字列を染色体として持つ。染
色体のxk 内のl(小文字エル)番目の要素xk l
{1,2,3,4}の値をとり、各々の値は領域を塗り
分ける色であるred,green,blue,yellow に対応する。つ
まり、xk における要素xk l が東京都の各市区郡に対
応し、要素xk l がとる値{1,2,3,4}に応じ
て、塗り分けの色が定まる。 (b) 適応度関数 適応度は個々の個体の環境中での競争力を示す値であ
る。本実施例では、以下の(8)式に示す適応度関数を
用いて個体の評価を行った。
Where X is the total population of individuals and p is the collection
Represents the number of individuals in the group. x, which is the kth individualkIs the length
Has a character string consisting of N (= 55) as a chromosome. Dyeing
Color xkL (lowercase letter L) element x ink lIs
Take the value of {1, 2, 3, 4}, and fill each area with each value.
It corresponds to red, green, blue, and yellow which are the colors to divide. One
Mari, xkElement x atk lTo each city in Tokyo
Therefore, the element xk lDepending on the value {1, 2, 3, 4} taken by
Then, the color of the different colors is determined. (b) Fitness function Fitness is a value that indicates the competitiveness of each individual in the environment.
It In this embodiment, the fitness function shown in the following equation (8) is
Was used to evaluate the individual.

【0047】但しα,βは0から1の間の定数である。However, α and β are constants between 0 and 1.

【0048】[0048]

【数4】 [Equation 4]

【0049】(c) 交叉 交叉は以下の(9)〜(12)式に示すように、2つの
親個体をそれぞれ同じ位置で切断し、前半部分と後半部
分をつなぎ変える一点交叉を行った。
(C) Crossover As shown in the following equations (9) to (12), two parent individuals were cut at the same position, and a one-point crossover was performed to connect the first half part and the second half part.

【0050】[0050]

【数5】 (Equation 5)

【0051】(d) 突然変異 突然変異は以下の(13)(14)式に示すように集団
中のある個体を選択し、染色体の要素を一つ変更する一
点突然変異を行った。
(D) Mutation Mutation was carried out by selecting a certain individual in the population as shown in the following equations (13) and (14), and carrying out a single point mutation for changing one chromosomal element.

【0052】[0052]

【数6】 (Equation 6)

【0053】(e) 淘汰 適応度関数のスケーリングは行わず、以下の(15)式
に従った適応度比例戦略を採用した。(15)式のpの
従った確率でそれぞれの個体を次の世代に残すかどうか
を決めた。
(E) Selection The fitness function is not scaled, and the fitness proportional strategy according to the following equation (15) is adopted. It was decided whether to leave each individual in the next generation with the probability that p of the formula (15) was followed.

【0054】[0054]

【数7】 (Equation 7)

【0055】(f) シミュレーション結果 図5は従来の全数探索法によるシミュレーション結果を
示し、同図の横軸は世代数、縦軸は適応度である。図6
は前記図2に示した地理的隔離モデルを用いた場合のシ
ミュレーション結果である。同図において、図5と同様
に横軸は世代数、縦軸は適応度である。
(F) Simulation Results FIG. 5 shows the simulation results by the conventional exhaustive search method, in which the horizontal axis represents the number of generations and the vertical axis represents the fitness. Figure 6
Is a simulation result when the geographical isolation model shown in FIG. 2 is used. In the figure, as in FIG. 5, the horizontal axis represents the number of generations and the vertical axis represents the fitness.

【0056】図7は前記図3に示した環境変動モデルを
用いた場合のシミュレーション結果を示している。同図
において、図5と同様に横軸は世代数、縦軸は適応度で
ある。図8は上記地理的隔離モデルと環境変動モデルの
両方を同時に使用した場合のシミュレーション結果を示
している。同図において、図5と同様に横軸は世代数、
縦軸は適応度である。
FIG. 7 shows a simulation result when the environment variation model shown in FIG. 3 is used. In the figure, as in FIG. 5, the horizontal axis represents the number of generations and the vertical axis represents the fitness. FIG. 8 shows simulation results when both the geographical isolation model and the environmental change model are used at the same time. In the figure, the horizontal axis represents the number of generations, as in FIG.
The vertical axis is the fitness.

【0057】同図から明らかなように、図5に示す従来
の方法においては、世代を約2000世代繰り返して適
応度が略0.4の解が得られているのに対し、図6、図
7の地理的隔離モデル、環境変動モデルを用いた場合に
は、世代を約400世代繰り返すだけで、適応度1.0
の最適解を得ることができる。また、地理的隔離モデル
と環境変動モデルを同時に用いた場合には、図8に示す
ように、世代を200〜300世代繰り返すだけで、適
応度1.0の最適解を得ることができる。
As is apparent from the figure, in the conventional method shown in FIG. 5, the solution having the fitness of about 0.4 is obtained by repeating the generation for about 2000 generations. When the geographical isolation model and environmental change model of 7 are used, the fitness is 1.0 by repeating about 400 generations.
The optimal solution of can be obtained. Further, when the geographical isolation model and the environment variation model are used at the same time, as shown in FIG. 8, an optimal solution with a fitness of 1.0 can be obtained by repeating 200 to 300 generations.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、遺伝的アルゴリズムを用いて最適化問題を解決する
に際して、地理的隔離モデルおよび/または環境変動モ
デルを用い進化を速めているので、短時間で実用的な解
を求めることができる。
As described above, according to the present invention, when solving the optimization problem using the genetic algorithm, the geographical isolation model and / or the environmental change model are used to accelerate the evolution. You can find a practical solution in time.

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

【図1】本発明の原理図である。FIG. 1 is a principle diagram of the present invention.

【図2】地理的隔離モデルを用いた本発明の実施例を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the present invention using a geographical isolation model.

【図3】環境変動モデルを用いた本発明の実施例を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the present invention using an environment variation model.

【図4】本発明のシミュレーションの対象となる東京都
の地図を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a map of Tokyo, which is a target of the simulation of the present invention.

【図5】従来の方法による結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing results obtained by a conventional method.

【図6】地理的環境モデルによる結果を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a result of a geographical environment model.

【図7】環境変動モデルによる結果を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a result of an environment variation model.

【図8】地理的環境モデル+環境変動モデルによる結果
を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a result of a geographical environment model + environmental change model.

【図9】遺伝的アルゴリズムの概要を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an outline of a genetic algorithm.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 与えられた最適化問題 2 コード化された染色体 3 遺伝的アルゴリズム 3a 地理的隔離モデル 3b 環境変動モデル 1 Given optimization problem 2 Coded chromosome 3 Genetic algorithm 3a Geographic isolation model 3b Environmental variation model

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 遺伝的アルゴリズムを用いた最適化問題
解決方法において、遺伝的変化が促進するような条件を
選定して個体集団を進化させることにより、最適解を得
る時間を短縮することを特徴とする最適化問題解決方
法。
1. A method for solving an optimization problem using a genetic algorithm, characterized in that the time for obtaining an optimal solution is shortened by evolving an individual population by selecting conditions that promote genetic changes. And the optimization problem solving method.
【請求項2】 ランダムな遺伝子を持つ複数の個体から
なる初期集団を発生させる手段と、 上記集団について、条件を満たす解が得られるまで遺伝
的操作を繰り返し最適解を得る手段とを備えた最適化装
置において、 上記集団を複数の子集団に分割し、各子集団間で染色体
の交換を許容しながら、各子集団内で条件を満たす解が
得られるまで遺伝的操作を繰り返し最適解を得ることを
特徴とする最適化装置。
2. An optimum method comprising means for generating an initial population composed of a plurality of individuals having random genes, and means for obtaining an optimal solution by repeating genetic operations for the population until a solution satisfying a condition is obtained. In the optimization device, the population is divided into a plurality of subpopulations, and while allowing the exchange of chromosomes between the subpopulations, the genetic operation is repeated until a solution satisfying the condition is obtained in each subpopulation to obtain an optimal solution. An optimizing device characterized by the above.
【請求項3】 ランダムな遺伝子を持つ複数の個体から
なる初期集団を発生させる手段と、 上記集団について、条件を満たす解が得られるまで遺伝
的操作を繰り返し最適解を得る手段とを備えた最適化装
置において、 個体のおかれた集団の状態、個体それ自身の状態に影響
を与えるパラメータをを変動させる手段を設け、 上記手段によりパラメータを変動させながら、条件を満
たす解が得られるまで遺伝子操作を繰り返し最適解を得
ることを特徴とする最適化装置。
3. An optimal method comprising means for generating an initial population consisting of a plurality of individuals having random genes, and means for obtaining an optimal solution by repeating genetic operations for the population until a solution satisfying a condition is obtained. In the optimization apparatus, a means for varying parameters that affect the state of the population in which the individuals are placed and the state of the individuals themselves is provided, and while varying the parameters by the above means, genetic manipulation is performed until a solution satisfying the conditions is obtained. An optimizing device characterized by repeatedly obtaining an optimal solution.
【請求項4】 ランダムな遺伝子を持つ複数の個体から
なる初期集団を発生させる手段と、 上記集団について、条件を満たす解が得られるまで遺伝
的操作を繰り返し最適解を得る手段とを備えた最適化装
置において、 個体のおかれた集団の状態、個体それ自身の状態に影響
を与えるパラメータを変動させる手段を設け、 上記集団を複数の子集団に分割し、各子集団間で染色体
の交換を許容しながら、上記手段によりパラメータを変
動させ、各子集団内で条件を満たす解が得られるまで遺
伝的操作を繰り返し最適解を得ることを特徴とする最適
化装置。
4. An optimum method comprising means for generating an initial population consisting of a plurality of individuals having random genes, and means for repeating the genetic operation for the population to obtain an optimal solution until a solution satisfying the conditions is obtained. In the apparatus, a means for varying the state of the population in which the individual is placed and the parameters that affect the state of the individual itself is provided, and the population is divided into multiple subpopulations, and the chromosomes are exchanged between the subpopulations. An optimizing apparatus characterized in that the parameter is varied by the above means while allowing, and the genetic operation is repeated until a solution satisfying a condition is obtained in each child group to obtain an optimal solution.
JP7114198A 1995-05-12 1995-05-12 Optimization problem solving method and optimization device Withdrawn JPH08314883A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7114198A JPH08314883A (en) 1995-05-12 1995-05-12 Optimization problem solving method and optimization device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7114198A JPH08314883A (en) 1995-05-12 1995-05-12 Optimization problem solving method and optimization device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08314883A true JPH08314883A (en) 1996-11-29

Family

ID=14631667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7114198A Withdrawn JPH08314883A (en) 1995-05-12 1995-05-12 Optimization problem solving method and optimization device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08314883A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8732099B2 (en) 2011-03-30 2014-05-20 Honda Motor Co., Ltd. Optimization control system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8732099B2 (en) 2011-03-30 2014-05-20 Honda Motor Co., Ltd. Optimization control system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bäck Evolutionary computation 1: Basic algorithms and operators
Mathew Genetic algorithm
Man et al. Genetic algorithms: concepts and designs
Cieniawski et al. Using genetic algorithms to solve a multiobjective groundwater monitoring problem
Wiuf et al. Recombination as a point process along sequences
Higashi et al. Particle swarm optimization with Gaussian mutation
CN111119282B (en) Pressure monitoring point optimal arrangement method for water supply pipe network
Peck et al. The maintenance of sexual reproduction in a structured population
Mahalakshmi et al. A review on genetic algorithm and its applications
Malarz et al. Dynamics in Eigen quasispecies model
JPH08314883A (en) Optimization problem solving method and optimization device
CN113141272B (en) Network security situation analysis method based on iteration optimization RBF neural network
Schwefel Deep insight from simple models of evolution
KR100986160B1 (en) System and method for manufacturing mask using genetic algorithm and dna computing
Houchmandzadeh Neutral aggregation in finite-length genotype space
Schober et al. Optimization by hierarchical mutant production
Paley et al. Temporal and dimensional effects in evolutionary graph theory
Nawa et al. A Study on Nonlinear Model Identification Using Pseudo-Bacterial Genetic Algorithm.
Ünal et al. Genetic algorithm
Popovic et al. Retaining diversity of search point distribution through a breeder genetic algorithm for neural network learning
Muhlenbein et al. Gene pool recombination, genetic algorithm, and the onemax function
CN110598835B (en) Automatic path-finding method for trolley based on Gaussian variation genetic algorithm optimization neural network
Tsang Problem solving with genetic algorithms
Pawar A survey on genetic algorithms
Baar Stochastic individual-based models of adaptive dynamics and applications to cancer immunotherapy

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: 20020806