粘菌アルゴリズム:制約条件付き最適化問題の生物模倣型解法

粘菌算法：约束优化问题的仿生解决方案

• 批准号: 18650054
• 负责人: 中垣 俊之
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18650054/
• 关键词: 粘菌; ネットワーク; 輪送ネットワーク; スタイナー問題; 最短経路探索; 生物計算; 細包ダイナミクス; 組み合わせ最適化; 輸送ネットワーク; 最短経路; 細胞ダイナミクス; 組合わせ最適化

アメーバ生物である粘菌変形体は、何ら分化した器官を持たないので、環境のセンシング・判断・運動を体全体で渾然一体となって行う。感じる体、判断する体である。その体は高度に均質なサブシステムからなっている。したがって、均質な要素からなる系の集団運動から情報機能が創発するしくみを解明するにはまたとないモデル系である。この利点を最大限に活かして、粘菌の最適化アルゴリズムの抽出に取り組み、以下の成果を得た。1)小さい餌場所を数個程度あちこちに配置すると粘菌はネットワーク形態を成して全ての餌場所にありついた。このネットワークは、全長が短くなるような性質を有しており、時々、真に最短なルートしめした。これにヒントを得て、一般的なスタイナー問題(平面上に任意の個数の点が任意の場所にある場合、全ての点を結ぶ最短経路を求める問題)を解く計算法を考案し、パラメタサーチと性能評価をくりかえし、ソルバーを提案できた。2)都市間交通(道路や鉄道など)ネットワークの持つべき性質である、全長の最短性、任意の二つの餌場所間の連絡性、事故による管の断線に対する連結補償性に関して、これら三つの性質の重みを変えて自在に設計するような粘菌型計算法を提案できた。粘菌の計算能力はまだまだ底が知れないこともわかった。今後、この実験系をさらに利用することにより、新たな生物型計算法のヒントが得られるものと期待できる。そのような発展的糸口を与えることが、本萌芽研究により成し遂げられた。

The organism, the environment, the organism, the Sensation and judgment. The body is highly homogeneous. For example, if you want to create a system of homogeneous elements, you need to create a system of information. The following results were obtained from the optimization of the extraction system. 1)Small bait places can be configured in several levels to form a complete bait place in the form of slime molds. The length of the product is short, the quality is short, the time is short, and the quality is short This is a general problem (any number of points on the plane, any place, all points, the shortest path). The calculation method is used to examine the performance evaluation of the system. 2)Urban traffic (roads and railways): the nature of traffic, the shortest length, the connectivity between arbitrary locations, the link compensation for accidents, the importance of traffic characteristics, the design of traffic characteristics, and the proposed slime-type calculation method. The computing power of the mold is not enough. In the future, this system will be used in the future, and new biotype computing methods will be used in the future. The development of the system and the development of the system, the germination of the research into the system and the development of the system.

项目成果

Modeling of the adaptive network of true slime mold

真实粘菌的自适应网络建模

• 发表时间: 2007
• 作者: Atsushi Tero;et. al.
• 通讯作者: et. al.

Effects of amount of food on path selection in the transport network of an amoeboid organsim

食物量对变形虫运输网络路径选择的影响

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proceedings of Int. Symp. On Topological Aspects of Critical Systems and Networks
• 作者: Toshiyuki Nakagaki;Tetsu Saigusa;Atsusi Tero;Ryo Kobayashi
• 通讯作者: Ryo Kobayashi

Optimization in an amoeboid system -Networking multiple food-locations-

变形虫系统的优化 - 多个食品地点联网 -

• 发表时间: 2007
• 作者: Toshiyuki Nakagaki;et. al.
• 通讯作者: et. al.

Dynamical Synchronization in True Slime Mold - Maze Solving Amoeba-

真实粘菌中的动态同步 - 解迷宫阿米巴 -

• 发表时间: 2007
• 作者: 柴 玲子・石田 宏代・志倉 圭子;他;田中 裕美子;田中 裕美子(分担執筆);田中 裕美子(分担執筆);Gen Nakamura;Gen Nakamura (他3名);中村玄(他2名);中村 玄;T. Nakagaki;小林 亮;T. Nakagaki;A.Tero;R.Kobayashi;A.Tero;R. Kobayashi
• 通讯作者: R. Kobayashi

Solving network problem by amoeba: dynamics and computation

用阿米巴原虫解决网络问题：动力学和计算

• 发表时间: 2007
• 作者: Toshiyuki Nakagaki;et. al.
• 通讯作者: et. al.