新しい進化論的計算手法「遺伝的ネットワークプログラミング」による知的制御の研究

采用新型进化计算方法“遗传网络编程”的智能控制研究

• 批准号: 03J07927
• 负责人: 間普 真吾
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J07927/
• 关键词: 遺伝的アルゴリズム; 遺伝的プログラミング; 遺伝的ネットワークプログラミング; 進化論的計算手法; 強化学習; エージェント; グラフ構造

前年度までの研究で、進化論的計算手法である遺伝的ネットワークプログラミング(GNP)と強化学習を組み合わせ、解の探索精度、探索速度およびメモリの使用量の軽減の点で優れたアルゴリズムを提案してきた。これらのGNPのアルゴリズムは離散値(例えばロボットの行動制御において、障害物があるかないか、右に曲がる、など)を入力または出力することが特徴の一つであったが、実世界の問題では入力や出力は連続値(障害物までの距離がおよそ500、速度10で前進、など)であることのほうが多いため、GNPで連続値を効率よく扱えるアルゴリズムの構築を行った。具体的には、前年度より検討を行ってきたアクタークリティックを用いたGNPとSarsaと呼ばれる強化学習のアルゴリズムを用いたGNPを拡張し、連続値の取り扱いを可能にした。さらに、各手法の性能を評価するためにKheperaロボットの壁伝い行動(センサの値を利用しながら壁に沿ってできるだけ速く真っ直ぐに移動することを目的とする行動)のルールを自動生成させる問題に適用した。その結果、ロボットは壁に沿った適切な経路を移動することが明らかになり、また、従来の進化のみに基づくGNP、およびニューラルネットワークの結合重みと閾値を遺伝的アルゴリズムを用いて探索する方式との比較を行った結果、提案手法が良い性能を示すことが明らかになった。研究成果はSICE Annual Conference 2005、電気学会C部門大会、第15回インテリジェントシステムシンポジウムで発表を行い、また、現在電気学会論文誌Cにて査読中である。

在过去的几年中，研究将进化计算方法遗传网络编程（GNP）与强化学习相结合，以在解决方案搜索准确性，搜索速度和内存使用方面提出出色的算法。这些GNP算法的特征之一是它们输入或输出离散值（例如，在控制机器人的行为时，存在一个障碍，右转等），但是在现实问题中，输入和输出通常是连续的值（距离的距离大约为500，以10个障碍的距离，因此我们已经构建了一个值，因此我们已经构建了Algith的效果，因此可以构建Algorth的效果。具体来说，我们已经使用演员评论家扩展了GNP，我们自上一年以来一直在考虑，而GNP使用称为SARSA的强化学习算法，使得可以处理连续价值。此外，为了评估每种方法的性能，我们应用了自动生成墙壁追踪行为规则的问题（旨在尽快沿墙移动的动作，同时利用传感器值）。结果，揭示了机器人沿着墙壁进行适当的路径，当我们比较了使用遗传算法的常规进化基于进化的GNP和神经网络耦合权重和阈值时，提出的方法表现出良好的性能。研究结果在2005年SICE年度会议，电气工程师协会的C会议和第15届智能系统研讨会上介绍，目前正在《电气工程师学会》杂志上进行同行评审。

项目成果

Genetic Network Programming for Automatic Program Generation

• DOI: 10.20965/jaciii.2005.p0430
• 发表时间: 2005-07
• 期刊: J. Adv. Comput. Intell. Intell. Informatics
• 作者: S. Mabu;K. Hirasawa;Yuko Matsuya;Jinglu Hu

重要度指標付きGenetic Network Programmingを用いた株式売買モデル

使用带有重要性指数的遗传网络编程的股票交易模型

• 发表时间: 2006
• 期刊: 計測自動制御学会論文集 42(掲載決定)
• 作者: 泉良裕;平澤宏太郎;間普真吾;古月敬之
• 通讯作者: 古月敬之

進化学習型遺伝的ネットワークプログラミングとそのタイルワールド問題への適用

进化学习遗传网络编程及其在解决世界问题中的应用

• 发表时间: 2004
• 期刊: 計測自動制御学会論文集 40・11
• 作者: Kamemoto;Hiroshi;間普 真吾
• 通讯作者: 間普 真吾

プログラムサイズ可変型マクロノードつき遺伝的ネットワークプログラミング

具有可变程序大小宏节点的遗传网络编程

• 发表时间: 2006
• 期刊: 電気学会論文誌C 126-C(掲載決定)
• 作者: 間普真吾;畠山裕之;中越洋;平澤宏太郎;古月敬之
• 通讯作者: 古月敬之

Realizing Functional Localization Using Genetic Network Programming with Importance Index

利用重要性指数遗传网络编程实现功能定位

• 发表时间: 2006
• 期刊: Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics 10(4)
• 作者: S. Eto;S. Mabu;K. Hirasawa;J. Hu
• 通讯作者: J. Hu