確率モデル構築型共進化アルゴリズムの開発とその応用

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前年度までの研究成果を踏まえて、より実応用的な問題にも進化的アルゴリズムが効果的に適用可能であるか確認するための発展研究を行った。具体的問題例として、弾性波動場の構造同定問題を取り上げ、前年度の研究で用いた差分進化法(Differential Evolution)を適用し、計算機実験により問題の分析とアルゴリズムの性能評価を行った。なお、本年度に取り扱った課題については名古屋大学情報科学研究科・石井克哉研究室において以前から取り組まれており、共同で研究を行った。本研究では、人工的に生成した弾性波を構造物に照射し、構造物に設置した複数の観測点から得られる周波数応答データを基に、内部の状態(媒質の物性や亀裂の位置など)を同定する問題を進化的アルゴリズムの応用例として取り扱った。このような振動生成・観測システムを地盤に設置し、地下構造解析に用いることを目的として、精密制御定常信号システム(ACROSS)が開発されている。近年は、様々な人工構造物内部の詳細な構造パラメータ解析や、その時間変化の常時監視システムとしても有用であると考えられているが、実応用については計測の手法とデータ解析手法の両面で改良の余地がある。このような課題の解決につなげるという点も考慮して本研究を行った。弾性波動場構造同定問題について、共同研究先の石井研究室では遺伝的アルゴリズムを用いた研究をすでに行なっていた。本研究では前年度に行った研究の成果を踏まえ、差分進化法をこの問題に適用した。差分進化法は実数値関数の最適化を行うアルゴリズムの一種であり、プログラムの実装が簡単であり、かつ高い性能を示す手法として注目されている。本研究では計算機実験による構造同定問題の特性分析、及びアルゴリズムの性能評価・比較を行った。