発想機能を持つ進化型人工生命による新しい光学設計アルゴリズム

基于具有想法功能的进化人工生命的新型光学设计算法

• 批准号: 11780282
• 负责人: 芹川 聖一
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11780282/
• 关键词: 光学部品; レンズ設計; 人工生命; 遺伝的プログラミング

遺伝的プログラミング(Genetic Programming:GP)を拡張した関数発現システム(S-system:Sysyem using Sexual and asexual reproduction)では,関数を遺伝子として表現し,アルゴリズムに有性生殖・無性生殖等の生物のさまざまなアナロジーを導入している。このシステムは,解へ収束しやく,発見された関数はシンプルである。本研究ではこれを応用した新しい光学部品設計方法を提案した。本設計方法は,入射光を入力データ,結像点付近の光強度を出力データとみなし,光学部品の形状を関数として表現する。すると,入出力に一致する関数(光学部品の形状)を自動的に発見する。主に点を点に結像する凸レンズの設計を行った。その結果,光源位置を変化させたり,厚みに制限を加えても,それに合わせてレンズの形状を適応的に様々変化させることができた。また,照明器具への応用として,均一に光を放射するバックライト形状設計を試みたが,ほぼ要求を満足するレンズ形状を設計できた。本設計法では,関数形と数値を同時に進化させることができ,フレネルレンズのように非線形性の強い形でも容易に設計できる。また,遺伝子の表現も比較的シンプルである。現時点では必ずしも最適な形状を設計しているとは言えないが,専門知識を持たない人間が直感的にこれらの形状を発見することは容易でない。本手法では進化の過程で様々な形状の部品を持つ虫が誕生する。本システムが自動的に設計したこれらの部品を基に用途に合わせて人間がさらに改良を加えることも可能であろう。

Genetic Programming: GP (Genetic Programming:GP) is an extension of the S-system (Sysyem using Sexual and asexual reproduction), which is an introduction of biological processes such as sexual reproduction and asexual reproduction. This is the first time I've ever seen such a thing. In this paper, a new design method for optical components is proposed. The design method is based on the input force of incident light, the output force of light near the junction point, and the shape of optical components. For example, the input and output forces are consistent with each other (the shape of the optical component), and automatic detection is performed. The design of the main point and the dot structure is as follows: As a result, the position of the light source has been changed, the thickness of the restrictions has been increased, and the shape of the integrated lighting has been changed to suit the needs. The design of the lighting fixture shall be uniform in light emission, and the design of the lighting fixture shall be uniform in shape. This design method is not linear, but strong and easy to design. The performance of a child is compared with that of a child. At the present time, it is necessary to design the most suitable shape and express it in words. With all the knowledge held, it is easy to see the shape directly in the world. This technique is a process of evolution, and the shape of the parts is maintained. This is an automatic design for the components and basic applications.

项目成果

Seiichi Serikawa: "Improvement of the Search Ability of S-System (A Function-Discovery System)"Trans IEE of Japan. 120-C,8/9. 1281-1282 (2000)

Seiichi Serikawa：“S-System（功能发现系统）搜索能力的改进”Trans IEE of Japan。

Seiichi Serikawa: "Proposal of a Function Discovery System Using Artificial Life Model and Its Applications"Proc.of AROB 5th'00. 1. 128-131 (2000)

Seiichi Serikawa：“使用人工生命模型及其应用的功能发现系统的提案”Proc.of AROB 5th00。

Teruo Shimomura: "Function discovery system model using non-linear optimization method"Proc. of AROB 6th'01. 2. 321-324 (2001)

Teruo Shimomura：“使用非线性优化方法的功能发现系统模型”Proc。