JP7024502B2 - Knee point selection program, knee point selection method and knee point selection device - Google Patents
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Description
本発明は、ニーポイント選択プログラム等に関する。 The present invention relates to a knee point selection program and the like.
多目的最適化問題では、各目的関数がトレードオフの関係にあり、最適解は一つに決まらないため、各目的関数の非劣解集合を求める。非劣解集合は、優劣のつけられない非劣解の集合のことで、目的関数値のいずれかを改善しようとした場合に、他の目的関数値が改悪されるような状態と言える。非劣解集合が形成する面は、パレートフロントと呼ばれる。 In the multi-objective optimization problem, each objective function has a trade-off relationship, and one optimal solution is not determined. Therefore, a non-inferior solution set of each objective function is obtained. A non-inferior set is a set of non-inferior answers that cannot be given superiority or inferiority, and it can be said that when one of the objective function values is improved, the other objective function values are deteriorated. The surface formed by the non-inferior solution set is called the Pareto front.
図17は、パレートフロントの一例を示す図である。図17において、横軸は目的関数f1の目的関数値に対応する軸であり、左側に向かうほど、目的関数f1に関する目的関数値がより良いものとなる。縦軸は目的関数f2の目的関数値に対応する軸であり、下側に向かうほど、目的関数f2に関する目的関数値がより良いものとなる。 FIG. 17 is a diagram showing an example of a Pareto front. In FIG. 17, the horizontal axis is the axis corresponding to the objective function value of the objective function f 1 , and the more to the left, the better the objective function value for the objective function f 1 . The vertical axis is the axis corresponding to the objective function value of the objective function f 2 , and the lower the axis, the better the objective function value for the objective function f 2 .
意志決定者は、パレートフロントに含まれる非劣集合の中から最終的な非劣解を一つ選ぶこととなる。好ましい非劣解は、トレードオフ比のバランスがよいニーポイントPとなる。なお、ニーポイントPの周辺では、目的関数f1を少し改善すると目的関数f2が大きく改悪され、目的関数f2を改善すると目的関数f1が大きく改悪されるという特徴がある。 The decision maker will select one final non-inferior answer from the non-inferior sets contained in the Pareto Front. The preferred non-inferiority is the knee point P, which has a well-balanced trade-off ratio. In the vicinity of the knee point P, if the objective function f 1 is improved a little, the objective function f 2 is greatly deteriorated, and if the objective function f 2 is improved, the objective function f 1 is greatly deteriorated.
例えば、パレートフロントのニーポイントを検出する従来技術として、法線境界交差法を用いるものがある。この従来技術では、パレートフロントの端点A,Bを結んだ境界線Cから優越法線方向に最も遠い点をニーポイントとして検出する。図17に示す例では、Pがニーポイントとして検出される。 For example, as a conventional technique for detecting a knee point of a Pareto front, there is a technique using a normal boundary crossing method. In this conventional technique, the point farthest in the dominant normal direction from the boundary line C connecting the end points A and B of the Pareto front is detected as a knee point. In the example shown in FIG. 17, P is detected as a knee point.
しかしながら、上述した従来技術では、ノイズが含まれるサンプルから、ロバストなニーポイントを選択することができないという問題がある。 However, in the above-mentioned conventional technique, there is a problem that a robust knee point cannot be selected from a sample containing noise.
1つの側面では、本発明は、ノイズが含まれるサンプルから、ロバストなニーポイントを選択することができるニーポイント選択プログラム、ニーポイント選択方法およびニーポイント選択装置を提供することを目的とする。 In one aspect, it is an object of the present invention to provide a knee point selection program, a knee point selection method, and a knee point selection device capable of selecting a robust knee point from a sample containing noise.
第1の案では、コンピュータに次の処理を実行させる。コンピュータは、複数の目的関数を用いた最適化問題についての複数の非劣解の入力を受け付ける。コンピュータは、複数の非劣解それぞれについて、複数の目的関数を座標軸とする多次元空間上に設定される特定の方向に基づく高さ情報を付与する処理を非劣解に対する重みを変えつつ繰り返し実行することで、非劣解毎に高さ情報が極小となる回数を算出する。コンピュータは、算出した回数を基にして、ニーポイントとなる非劣解を選択する。 In the first plan, the computer is made to perform the following processing. The computer accepts multiple non-inferior inputs for an optimization problem with multiple objective functions. The computer repeatedly executes the process of giving height information based on a specific direction set on the multidimensional space with multiple objective functions as the coordinate axes for each of the multiple non-inferior answers while changing the weight for the non-inferior answers. By doing so, the number of times that the height information becomes the minimum is calculated for each non-inferior answer. The computer selects a non-inferior answer that is a knee point based on the calculated number of times.
ノイズが含まれるサンプルから、ロバストなニーポイントを選択することができる。 You can select a robust knee point from a sample that contains noise.
以下に、本願の開示するニーポイント選択プログラム、ニーポイント選択方法およびニーポイント選択装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, examples of the knee point selection program, the knee point selection method, and the knee point selection device disclosed in the present application will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.
本発明の実施例を説明する前に、発明者が考案した参考技術の説明を行う。この参考技術は、従来技術ではない。参考技術に係る情報処理装置は、非劣解集合情報を受け付けると、非劣解集合情報を正規化する処理を行う。 Before explaining the embodiment of the present invention, the reference technique devised by the inventor will be described. This reference technique is not a prior art. When the information processing apparatus according to the reference technique receives the non-inferior solution set information, it performs a process of normalizing the non-inferior solution set information.
ここで、非劣解集合情報は、多目的最適化問題における、複数の目的関数に対する非劣解の情報である。 Here, the non-inferior solution set information is the non-inferior answer information for a plurality of objective functions in the multi-objective optimization problem.
図1は、非劣解集合情報のデータ構造の一例を示す図である。たとえば、N個の目的関数に対する非劣解は、図1に示すように、N次元空間上の解として示され、非劣解集合情報20は、非劣解IDと、f1、f2、f3とを対応付ける。非劣解IDは、非劣解を一意に識別する情報である。f1、f2、f3は、各目的関数f1、f2、f3に対応する目的関数値である。例えば、非劣解ID「1」に対応する非劣解は、「f1=1.4、f2=-2.4、f3=7.7」となる。図1に示す例では、f1~f3を示すが、非劣解集合情報は、他の目的関数値を含んでいてもよい。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a data structure of non-inferior solution set information. For example, the non-inferior solution to N objective functions is shown as a solution in N-dimensional space as shown in FIG. 1, and the non-inferior solution set
参考技術に係る情報処理装置が、非劣解集合情報を正規化する処理について説明する。図2は、正規化処理を説明するための図である。情報処理装置は、非劣解集合情報20を読み出し、各列の値から、最大値と最小値を検索する。例えば、f1の列において、最大値は「4.4」、最小値は「1.4」となる。f2の列において、最大値は「2.6」、最小値は「-2.4」となる。f3の列において、最大値は「12.6」、最小値は「5.6」となる。
The processing in which the information processing apparatus according to the reference technique normalizes the non-inferior solution set information will be described. FIG. 2 is a diagram for explaining the normalization process. The information processing apparatus reads out the non-inferior solution set
情報処理装置は、非劣解集合情報20の各列の値から最小値を引き、(最大値-最小値)で割る処理をそれぞれ実行することで、各目的関数値を更新し、中間データ20aを生成する。
The information processing device updates each objective function value by subtracting the minimum value from the value in each column of the non-inferior solution set
例えば、非劣解集合情報20の非劣解ID「1」の目的関数値f1「1.4」を更新する場合について説明すると、(1.4-1.4)/(4.4-1.4)=0となる。このため、中間データ20aの非劣解ID「1」の目的関数f1は「0」となる。非劣解集合情報20の非劣解ID「2」の目的関数f1「2.6」を更新する場合について説明すると、(2.6-1.4)/(4.4-1.4)=0.4となる。このため、中間データ20aの非劣解ID「2」の目的関数f1は「0.4」となる。情報処理装置は、他の目的関数値も同様にして更新する。
For example, the case of updating the objective function value f 1 "1.4" of the non-inferior ID "1" of the non-inferior set
情報処理装置は、中間データ20aの値に、目的関数の種別に応じた重みを乗算することで、各値を更新し、正規化情報20bを生成する。例えば、情報処理装置は、目的関数f1の目的関数値にw1を乗算し、目的関数f2の目的関数値にw2を乗算し、目的関数f3の目的関数値にw3を乗算する。重みw1、w2、w3は予め設定されており、たとえば、w1=「1」、w2=「2」、w3=「3」とする。
The information processing apparatus updates each value by multiplying the value of the
情報処理装置は、多次元空間上に配置された非劣解に対して、多次元空間上の非優越方向に位置する非劣解ほど値が大きくなる「高さ情報」を付与し、高さ情報を付与した各非劣解から、極小点となる非劣解をニーポイントとして検出する。 The information processing device gives "height information" that the value becomes larger as the non-inferior answer located in the non-dominant direction in the multidimensional space is given to the non-inferior solution arranged in the multidimensional space. From each non-inferior answer to which information is given, the non-inferior answer which is the minimum point is detected as a knee point.
たとえば、情報処理装置は、各非劣解IDに対する高さ情報を、高さ関数hwを基にして算出する。高さ関数hwは、式(1)により示される。式(1)により算出される、非劣解IDに付与される高さ情報は、正規化情報20bの行方向の和に対応する。
For example, the information processing apparatus calculates the height information for each non-inferior ID based on the height function h w . The height function h w is represented by the equation (1). The height information given to the non-inferior ID calculated by the equation (1) corresponds to the sum of the
情報処理装置は、距離(ユーグリッド距離)の近い非劣解を同一のクラスタに分類するクラスタリングを、同一の高さ情報に属する非劣解毎に実行する。たとえば、情報処理装置は、Mapperによるクラスタリングを実行することで、各非劣解をクラスタに分類する。たとえば、情報処理装置は、Mapperによるクラスタリングとして「G.Singh, F.Memoli, and G.Carlsson. Topological Methods for the Analysis of High Dimensional Data Sets and 3D Object Recognition. In Proceedings of the Symposium on Point Based Graphics,Prague,Czech Republic,2007.」に記載された技術を用いる。 The information processing apparatus executes clustering for classifying non-inferior answers having a short distance (Eugrid distance) into the same cluster for each non-inferior answer belonging to the same height information. For example, the information processing device classifies each non-inferior answer into clusters by performing clustering by Mapper. For example, the information processing device is called "G.Singh, F.Memoli, and G.Carlsson. Topological Methods for the Analysis of High Dimensional Data Sets and 3D Object Recognition. In Proceedings of the Symposium on Point Based Graphics, The technique described in "Prague, Czech Republic, 2007." is used.
情報処理装置は、Mapperによるクラスタリングの結果を基にして、無向グラフ情報を生成する。無向グラフ情報は、Mapperに基づいてクラスタリングされたクラスタを、オーバーラップするクラスタ同士、辺で接続した情報である。ここで、2つのクラスタがオーバーラップするとは、非劣解集合の中に、2つのクラスタの両方に属する非劣解があることをいう。 The information processing device generates undirected graph information based on the result of clustering by Mapper. The undirected graph information is information in which clusters clustered based on Mapper are connected to each other by overlapping clusters. Here, the fact that two clusters overlap means that there is a non-inferior solution belonging to both of the two clusters in the non-inferior solution set.
図3は、無向グラフ情報のデータ構造の一例を示す図である。図3に示す例では、無向グラフ情報25aは、各クラスタに高さ情報が付与され、オーバーラップするクラスタ同士が、辺で接続されている。各クラスタの高さ情報は、Mapperに基づいてクラスタリングされる非劣解それぞれの高さ情報に基づき付与される。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a data structure of undirected graph information. In the example shown in FIG. 3, the height information is given to each cluster of the
すなわち、多次元空間上に配置された非劣解に対しては、多次元空間上の非優越方向に位置する非劣解ほど値の大きくなる高さ情報が付与され、各クラスタc1~c7には、クラスタを構成する非劣解の高さ情報に基づき、高さ情報が付与される。例えば、多次元空間上に存在するクラスタについて、非優越方向に位置するクラスタほど、高さ情報の値が大きくなる。図3に示す例では、クラスタc1,c2,c3,c4,c5,c6,c7には、高さ情報1,3,2,1,2,3,2が付与されている。
That is, for non-inferior answers arranged in the multidimensional space, height information whose value becomes larger as the non-inferior answer located in the non-dominant direction in the multidimensional space is given, and each cluster c1 to c7 is given height information. Is given height information based on the non-inferior height information that constitutes the cluster. For example, for clusters existing in a multidimensional space, the value of height information becomes larger as the cluster is located in the non-dominant direction. In the example shown in FIG. 3,
また、クラスタc2とクラスタc3とが辺h1で接続される。クラスタc3とクラスタc4とが辺h2で接続される。クラスタc4とクラスタc5とが辺h3で接続される。クラスタc5とクラスタc6とが辺h4で接続される。クラスタc6とクラスタc7とが辺h5で接続される。 Further, the cluster c2 and the cluster c3 are connected by the side h1. The cluster c3 and the cluster c4 are connected by the side h2. The cluster c4 and the cluster c5 are connected by the side h3. The cluster c5 and the cluster c6 are connected by the side h4. The cluster c6 and the cluster c7 are connected by the side h5.
情報処理装置は、各クラスタの高さの情報を基にして、無向グラフ情報25aを有向グラフ情報25bに変換する。有向グラフは、図3で説明した無向グラフ情報25aに示した各辺に向きの情報を持たせた情報である。例えば、情報処理装置は、第1のクラスタの高さ情報が、第2のクラスタの高さ情報よりも大きい場合に、第1のクラスタと第2のクラスタとを接続する辺の向きを、第2のクラスタから第1のクラスタに向かう方向に設定する。情報処理装置は、第2のクラスタの高さ情報が、第1のクラスタの高さ情報よりも大きい場合に、第1のクラスタと第2のクラスタとを接続する辺の向きを、第1のクラスタから第2のクラスタに向かう方向に設定する。
The information processing apparatus converts the
図4は、有向グラフ情報のデータ構造の一例を示す図である。図4に示すように、図3で説明した情報に加えて、各辺h1~h5に向きの情報が付与されている。辺h2は、クラスタc4からクラスタc3に向かう有向辺である。辺h1は、クラスタc3からクラスタc2に向かう有向辺である。辺h3は、クラスタc4からクラスタc5に向かう有向辺である。辺h4は、クラスタc5からクラスタc6に向かう有向辺である。辺h5は、クラスタc7からクラスタc6に向かう有向辺である。 FIG. 4 is a diagram showing an example of a data structure of directed graph information. As shown in FIG. 4, in addition to the information described in FIG. 3, information on the orientation is given to each side h1 to h5. The side h2 is a directed side from the cluster c4 to the cluster c3. The side h1 is a directed side from the cluster c3 to the cluster c2. The side h3 is a directed side from the cluster c4 to the cluster c5. The side h4 is a directed side from the cluster c5 to the cluster c6. The side h5 is a directed side from the cluster c7 to the cluster c6.
情報処理装置は、有向グラフ情報25bを基にして、ニーポイントに対応する非劣解を含むクラスタを検出する。図5は、情報処理装置がニーポイントを検出する処理を説明するための図(1)である。情報処理装置は、入力次数=0となり、かつ、出力次数≧1となる極小クラスタを検出する。図5に示す例では、クラスタc4,c7が、入力次数=0となり、かつ、出力次数≧1となる極小クラスタとなる。極小クラスタとは、極小クラスタの周囲に、極小クラスタよりも低い他のクラスタが存在しないものとなる。情報処理装置は、極小クラスタc4に含まれる非劣解の非劣解IDおよび極小クラスタc7に含まれる非劣解の非劣解IDを、ニーポイントとして検出する。
The information processing apparatus detects a cluster containing a non-inferior answer corresponding to the knee point based on the directed
例えば、極小クラスタc4に含まれる非劣解の非劣解IDを「1,3」とし、極小クラスタc7に含まれる非劣解の非劣解IDを「2,5」とする。この場合には、情報処理装置は、非劣解ID「1,2,3,5」を、ニーポイントとして検出する。 For example, the non-inferior non-inferior ID included in the micro cluster c4 is "1,3", and the non-inferior non-inferior ID included in the micro cluster c7 is "2, 5". In this case, the information processing apparatus detects the non-inferior ID "1, 2, 3, 5" as a knee point.
ところで、情報処理装置は、入力次数=0となり、かつ、出力次数≧1となる極小クラスタに属する非劣解であっても、下記の条件を更に満たす場合には、該当する非劣解を、ニーポイントとして検出することを抑止する。具体的には、情報処理装置は、極小クラスタに属する非劣解が、他の極大クラスタにも含まれる場合には、該当する非劣解を、ニーポイントとして検出することを抑止する。極大クラスタとなるクラスタの条件は、入力次数=1となり、かつ、出力次数=0となるクラスタである。 By the way, even if the information processing apparatus is a non-inferior answer belonging to a very small cluster in which the input order is 0 and the output order is ≧ 1, if the following conditions are further satisfied, the corresponding non-inferior answer is given. Suppress detection as a knee point. Specifically, when the non-inferior answer belonging to the minimum cluster is also included in other maximal clusters, the information processing apparatus suppresses the detection of the corresponding non-inferior answer as a knee point. The condition of the cluster to be the maximum cluster is a cluster in which the input order = 1 and the output order = 0.
図6は、情報処理装置がニーポイントを検出する処理を説明するための図(2)である。図6において、グラフ26は、各非劣解を2次元上にプロットしたグラフである。例えば、横軸は、目的関数f1の目的関数値に対応する軸であり、左側に向かうほど、目的関数f1に関する目的関数値がより良いものとなる。縦軸は目的関数f2の目的関数値に対応する軸であり、下側に向かうほど、目的関数f2に関する目的関数値がより良いものとなる。グラフ26は、右上から左下に向かう方向が、優越方向である。このため、グラフ26の各非劣解は、グラフ26の右上に位置するものほど、高さが大きくなる。
FIG. 6 is a diagram (2) for explaining the process of detecting the knee point by the information processing apparatus. In FIG. 6,
情報処理装置は、図6のグラフ26に示した各非劣解に対してMapperによるクラスタリングを実行することで、有向グラフ情報25cが生成される。例えば、グラフ26において、領域26a~26hに含まれる各非劣解が、極小クラスタ30a~30hにそれぞれ分類される。
The information processing apparatus generates directed
なお、Mapperによる非劣解集合の高さに基づく区間分割では、隣接する区間をオーバーラップさせて分割し、各区間に属する非劣解に対してクラスタリングを行うことで無向グラフ情報25aを生成する。このため、区間がオーバーラップした領域に位置する非劣解は、それぞれの区間において1つずつのクラスタに属するため、全区間を通して2つ以上のクラスタに属することになる。そのため、領域26eのように単一の非劣解しか存在しない場合でも、非劣解が区間のオーバーラップする位置にあれば、該当する非劣解は、生成される無向グラフ25aにおいて、極小クラスタ30eに属するだけでなく、その次に大きい高さのクラスタ41aにも属し、さらには極大クラスタ42aにも属する。領域26fの非劣解についても同様にして、極小クラスタ30fだけでなく、クラスタ41bや,極大クラスタ42bにも属する。
In the interval division based on the height of the non-inferior solution set by Mapper, the adjacent sections are overlapped and divided, and the non-inferior solutions belonging to each interval are clustered to generate
図6において、極小クラスタ30a~30d,30g,30hは、検出対象となる極小クラスタである。しかし、極小クラスタ30e,30fに属する非劣解は、領域26e,26fに含まれる孤立点であり、ニーポイントとして相応しくない。このため、情報処理装置は、極小クラスタに属する非劣解が、他の極大クラスタにも属するかを判定する。情報処理装置は、係る条件を満たす非劣解を、ニーポイントとして検出することを抑止することで、領域26e,26fに含まれる非劣解を検出しないようにする。
In FIG. 6, the extremely
上記のように、参考技術では、極小クラスタに含まれる非劣解を、ニーポイントとして検出する。以下の説明では、極小クラスタに含まれる非劣解を、適宜、「極小点にあたる非劣解」と表記する。 As mentioned above, the reference technique detects the non-inferiority contained in the tiny cluster as a knee point. In the following description, the non-inferior answer included in the minimum cluster is appropriately referred to as "non-inferior answer corresponding to the minimum point".
ここで、参考技術の問題点について説明する。参考技術により検出されるニーポイントは、非劣解集合情報に含まれるノイズによって変化しやすいという問題がある。 Here, the problems of the reference technique will be described. There is a problem that the knee point detected by the reference technique is easily changed by the noise included in the non-inferior solution set information.
図7は、参考技術の問題点を説明するための図である。図7において、グラフ50aは、ノイズを含まない理想的な非劣解集合を2次元上にプロットしたグラフである。グラフ50b,50cは、ノイズを含む非劣解集合を2次元上にプロットしたグラフである。グラフ50a~50cにおいて、横軸は、目的関数f1の目的関数値に対応する軸である。縦軸は目的関数f2の目的関数値に対応する軸である。
FIG. 7 is a diagram for explaining a problem of the reference technique. In FIG. 7,
図7に示すように、非劣解集合にノイズが含まれると、座標軸のスケールが変わる。座標軸のスケールが変わると、高さ関数が変わり、高さ関数が変わると、検出されるニーポイントが変わってしまう。参考技術により検出されるニーポイントには、高さ関数が少し変化しただけで、ニーポイントではなくなる非劣解も含まれる。たとえば、グラフ50aでは、非劣解10A~10Fがニーポイントとして検出される場合でも、グラフ50b,50cでは、一部の非劣解がニーポイントとして検出されない場合がある。なお、高さ関数は、式(1)に示したように、wが変われば高さ関数の値が変わる。目的関数fのスケールを変えることは、wを変えることと等価である。すなわち、高さ関数が少し変化しただけで、ニーポイントではなくなる不安定な非劣解を除外し、ロバストなニーポイントを選択することが求められる。
As shown in FIG. 7, when noise is included in the non-inferior solution set, the scale of the coordinate axes changes. When the scale of the axis changes, the height function changes, and when the height function changes, the detected knee point changes. The knee points detected by the reference technique include non-inferior answers that are no longer knee points with only a slight change in the height function. For example, in the
次に、本実施例に係るニーポイント選択装置の処理について説明する。ニーポイント選択装置は、式(1)の高さ関数で用いる重みの値を複数生成しておき、重みの異なる複数の高さ関数を用いて、極小点にあたる非劣解を特定する処理を行い、各非劣解について、極小点となった回数をカウントする。ニーポイント選択装置は、極小点となった回数の多い上位の非劣解を、ニーポイントとして選択する。 Next, the processing of the knee point selection device according to this embodiment will be described. The knee point selection device generates a plurality of weight values used in the height function of the equation (1), and uses a plurality of height functions having different weights to perform a process of identifying a non-inferior answer corresponding to a minimum point. , For each non-inferior answer, count the number of times the minimum score was reached. The knee point selection device selects a high-ranking non-inferior answer having a large number of minimum points as a knee point.
図8は、本実施例に係るニーポイント選択装置の処理を説明するための図である。図8に示すグラフ55a,55b,55cは、高さ関数を基にして非劣解集合に高さ情報を付与したものをプロットしたグラフである。たとえば、各グラフ55a~55cの横軸は、目的関数f1の目的関数値に対応する軸である。各グラフ55a~55cの縦軸は、目的関数f2の目的関数値に対応する軸である。
FIG. 8 is a diagram for explaining the processing of the knee point selection device according to the present embodiment. The
ここで、グラフ55a~55cを生成する際の高さ関数の重みはそれぞれ異なっている。たとえば、グラフ55aを生成する際に用いた高さ関数を「h1=0.2×f1+0.8×f2」とする。グラフ55bを生成する際に用いた高さ関数を「h2=0.5×f1+0.5×f2」とする。グラフ55cを生成する際に用いた高さ関数を「h3=0.8×f1+0.2×f2」とする。
Here, the weights of the height functions when generating the
たとえば、グラフ55aにおいて、極小点にあたる非劣解(ニーポイント)の非劣解IDを「10B,10C,10D,10F」とする。グラフ55bにおいて、極小点にあたる非劣解の非劣解IDを「10C,10D,10F」とする。グラフ55cにおいて、極小点にあたる非劣解の非劣解IDを「10A,10C,10D,10F」とする。そうすると、極小点として選択された回数は、非劣解ID「10A」の非劣解が「1回」、非劣解ID「10B」の非劣解が「1回」、非劣解ID「10C」の非劣解が「3回」となる。また、非劣解ID「10D」の非劣解が「3回」、非劣解ID「10E」の非劣解が「2回」、非劣解ID「10F」の非劣解が「2回」となる。
For example, in the
ニーポイント選択装置は、極小点として選択された回数の多いものから上位Nの非劣解を、ニーポイントとして選択する。たとえば、N=4とすると、ニーポイント選択装置は、非劣解ID「10C,10D,10E,10F」の非劣解をニーポイントとして選択する。 The knee point selection device selects the non-inferior answer of the upper N as the knee point from the one selected as the minimum point most frequently. For example, when N = 4, the knee point selection device selects the non-inferiority ID “10C, 10D, 10E, 10F” as the knee point.
このように、ニーポイント選択装置は、重みの異なる複数の高さ関数を用いて、極小点にあたる非劣解を特定する処理を行い、各非劣解について、極小点となった回数が多いものをニーポイントとして選択する。極小点となった回数が多い非劣解は、高さ関数が少し変化しても、ニーポイントである場合が多いため、ロバストなニーポイントであるといえる。このため、本実施例に係るニーポイント選択装置によれば、高さ関数が少し変化しただけで、ニーポイントではなくなる不安定な非劣解を除外し、ロバストなニーポイントを選択することができる。 In this way, the knee point selection device uses a plurality of height functions having different weights to perform processing for identifying non-inferior answers corresponding to the minimum points, and for each non-inferior answer, the number of times that the minimum points are reached is large. Is selected as the knee point. A non-inferior answer with a large number of minimum points can be said to be a robust knee point because it is often a knee point even if the height function changes a little. Therefore, according to the knee point selection device according to the present embodiment, it is possible to select a robust knee point by excluding an unstable non-inferior answer that is no longer a knee point even if the height function is slightly changed. ..
次に、本実施例に係るニーポイント選択装置100の構成について説明する。図9は、本実施例に係るニーポイント選択装置の構成を示す機能ブロック図である。図9に示すように、このニーポイント選択装置100は、通信部110と、入力部120と、表示部130と、記憶部140と、制御部150とを有する。
Next, the configuration of the knee
通信部110は、ネットワークを介して図示しない外部装置等に接続し、外部装置とデータ通信を実行する処理部である。通信部110は、NIC(Network Interface Card)等の通信装置に対応する。 The communication unit 110 is a processing unit that connects to an external device or the like (not shown) via a network and executes data communication with the external device. The communication unit 110 corresponds to a communication device such as a NIC (Network Interface Card).
入力部120は、各種の情報をニーポイント選択装置100に入力するための入力装置である。入力部120は、キーボードやマウス、タッチパネル等に対応する。例えば、利用者は、入力部120を操作して、後述する非劣解集合情報141等を入力する。
The input unit 120 is an input device for inputting various information to the knee
表示部130は、制御部150から出力される情報を表示する表示装置である。表示部130は、液晶ディスプレイやタッチパネル等に対応する。 The display unit 130 is a display device that displays information output from the control unit 150. The display unit 130 corresponds to a liquid crystal display, a touch panel, or the like.
記憶部140は、非劣解集合情報141、重み集合情報142、Mapperパラメータ143、無向グラフ情報144、有向グラフ情報145、極小回数テーブル146を有する。記憶部140は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ(Flash Memory)などの半導体メモリ素子や、HDD(Hard Disk Drive)などの記憶装置に対応する。
The storage unit 140 has a non-inferior solution set information 141, a weight set
非劣解集合情報141は、多目的最適化問題における複数の目的関数に対する非劣解の情報である。 The non-inferior set information 141 is non-inferior information for a plurality of objective functions in a multi-objective optimization problem.
図10は、本実施例に係る非劣解集合情報のデータ構造の一例を示す図である。たとえば、N個の目的関数に対する非劣解は、図10に示すように、N次元空間上の解として示され、非劣解集合情報141は、非劣解IDと、f1、f2とを対応付ける。非劣解IDは、非劣解を一意に識別する情報である。f1、f2は、各目的関数f1、f2に対応する目的関数値である。図10に示す例では、f1、f2を示すが、非劣解集合情報141は、他の目的関数値を含んでいても良い。 FIG. 10 is a diagram showing an example of a data structure of non-inferior solution set information according to this embodiment. For example, the non-inferior solution to N objective functions is shown as a solution in N-dimensional space as shown in FIG. 10, and the non-inferior solution set information 141 includes the non-inferior answer ID and f 1 and f 2 . To associate. The non-inferior ID is information that uniquely identifies the non-inferior answer. f 1 and f 2 are objective function values corresponding to the objective functions f 1 and f 2 . In the example shown in FIG. 10, f 1 and f 2 are shown, but the non-inferior solution set information 141 may include other objective function values.
重み集合情報142は、高さ情報を算出する場合に、各目的関数に与える重みの情報を保持する。重み集合情報142は、複数種類の重みの組を含む。
The weight set
図11は、本実施例に係る重み集合情報のデータ構造の一例を示す図である。図11に示すように、この重み集合情報142は、重みセット番号と、重み(w1、w2)とを対応付ける。重みセット番号は、高さ関数に与える重みw1、w2の組を識別する番号である。たとえば、重みセット番号「W1001」が選択されると、式(1)に示す高さ関数にw1=「7」、w2=「2」が与えられる。図11では一例として、重みw1、w2の組を示すが、他の重み(たとえば、w3、w4、・・・)を含んでいてもよい。
FIG. 11 is a diagram showing an example of a data structure of weight set information according to this embodiment. As shown in FIG. 11, the weight set
Mapperパラメータ143は、Mapperに基づいて非劣解をクラスタリングする場合に利用するパラメータの情報を含む。例えば、Mapperパラメータ143には、Mapperの区間数、Mapperの区間のオーバーラップ率、Mapperのクラスタリングにおけるビン数を含む。 Mapper parameter 143 contains information on parameters used when clustering non-inferior answers based on Mapper. For example, the Mapper parameter 143 includes the number of Mapper sections, the overlap rate of Mapper sections, and the number of bins in Mapper clustering.
無向グラフ情報144は、Mapperに基づいてクラスタリングされたクラスタを、オーバーラップするクラスタ同士、辺で接続した情報である。たとえば、無向グラフ情報144のデータ構造は、図3で説明した無向グラフ情報25aのデータ構造に対応する。
The undirected graph information 144 is information in which clusters clustered based on Mapper are connected to each other by overlapping clusters. For example, the data structure of the undirected graph information 144 corresponds to the data structure of the
有向グラフ情報145は、無向グラフ情報144に示される各辺に向きの情報を持たせた情報である。例えば、第1のクラスタと第2のクラスタとを接続する辺の向きは、第1のクラスタの高さ情報が、第2のクラスタの高さ情報よりも大きい場合に、第2のクラスタから第1のクラスタに向かう方向となる。第1のクラスタと第2のクラスタとを接続する辺の向きは、第2のクラスタの高さ情報が、第1のクラスタの高さ情報よりも大きい場合に、第1のクラスタから第2のクラスタに向かう方向となる。たとえば、有向グラフ情報145のデータ構造は、図4で説明した有向グラフ情報25bのデータ構造に対応する。
The directed graph information 145 is information in which orientation information is provided on each side shown in the undirected graph information 144. For example, the orientation of the side connecting the first cluster and the second cluster is from the second cluster to the first when the height information of the first cluster is larger than the height information of the second cluster. The direction is toward one cluster. The orientation of the side connecting the first cluster and the second cluster is from the first cluster to the second cluster when the height information of the second cluster is larger than the height information of the first cluster. It will be in the direction toward the cluster. For example, the data structure of the directed graph information 145 corresponds to the data structure of the directed
極小回数テーブル146は、各非劣解について、極小点にあたる非劣解となる回数を保持するテーブルである。図12は、本実施例に係る極小回数テーブルのデータ構造の一例を示す図である。図12に示すように、この極小回数テーブル146は、非劣解IDと、極小回数とを対応付ける。非劣解IDは、非劣解を一意に識別する情報である。極小回数は、極小点にあたる非劣解となった回数を示す。各極小回数の初期値は0である。極小回数テーブル146を用いる処理は、後述する。 The minimum number of times table 146 is a table that holds the number of non-inferior answers corresponding to the minimum points for each non-inferior answer. FIG. 12 is a diagram showing an example of the data structure of the minimum number of times table according to this embodiment. As shown in FIG. 12, the minimum number of times table 146 associates the non-inferior ID with the minimum number of times. The non-inferior ID is information that uniquely identifies the non-inferior answer. The minimum number of times indicates the number of non-inferior answers corresponding to the minimum points. The initial value of each minimum number of times is 0. The process using the minimum number table 146 will be described later.
図9の説明に戻る。制御部150は、受付部151と、重み生成部152と、算出部153と、選択部154と、出力部155とを有する。制御部150は、CPU(Central Processing Unit)やMPU(Micro Processing Unit)などによって実現できる。また、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)などのハードワイヤードロジックによっても実現できる。
Returning to the description of FIG. The control unit 150 includes a reception unit 151, a weight generation unit 152, a calculation unit 153, a selection unit 154, and an
受付部151は、通信部110または入力部120から、各種の情報を受け付け、受け付けた情報を、記憶部140に格納する処理部である。たとえば、受付部151は、非劣解集合情報141、Mapperパラメータ143を受け付け、記憶部140に格納する。また、受付部151は、重み生成条件情報を受け付けた場合には、重み生成条件情報を、重み生成部152に出力する。重み生成条件情報は、重み集合情報142を生成するための条件(格子点、分布など)を含む。
The reception unit 151 is a processing unit that receives various information from the communication unit 110 or the input unit 120 and stores the received information in the storage unit 140. For example, the reception unit 151 receives the non-inferior solution set information 141 and the Mapper parameter 143 and stores them in the storage unit 140. Further, when the reception unit 151 receives the weight generation condition information, the reception unit 151 outputs the weight generation condition information to the weight generation unit 152. The weight generation condition information includes conditions (lattice points, distribution, etc.) for generating the weight set
重み生成部152は、重み生成条件情報を基にして、重み集合情報142を生成する処理部である。重み生成部152は、重み集合情報142を、記憶部140に格納する。たとえば、重み生成部152は、重みの取りうる範囲Δから格子状に重みを選択する。範囲Δは、式(2)のように定義される。あるいは、重み生成部152は、範囲Δ上の一様分布で、重みを選択してもよいし、範囲Δ上である指定された値を中心に正規分布で重みを選択してもよい。
The weight generation unit 152 is a processing unit that generates weight set
本実施例では一例として、重み生成部152が、重み集合情報142を生成する場合について説明したが、ニーポイント選択装置100は、重み集合情報142を、通信部110または入力部120から受け付けてもよい。
In this embodiment, the case where the weight generation unit 152 generates the weight set
算出部153は、重み集合情報142の複数の重みセットのうち、一つの重みセットを選択し、非劣解集合情報141に含まれる非劣解それぞれについて、高さ情報を算出する。算出部153は、各非劣解の高さ情報を基にして、極小点にあたる非劣解を特定する。算出部153は、極小回数テーブル146を参照し、極小点となる非劣解の非劣解IDに対応する極小回数に1を加算する。算出部153は、重み集合情報142に含まれる各重みセットを変えつつ上記処理を繰り返し実行する。
The calculation unit 153 selects one weight set from the plurality of weight sets of the weight set
算出部153が、非劣解集合情報141に含まれる非劣解の高さ情報を算出する処理の一例について説明する。算出部153は、重み集合情報142から一つの重みセットを選択し、選択した重みセットの重みw1,w2を、式(1)に示した高さ関数に設定し、かかる高さ関数を基にして、非劣解の高さ情報を算出する。非劣解の高さ情報を算出する処理について、重み集合情報142から一つの重みセットを選択して、高さ関数に用いること以外は、上述した参考技術の情報処理装置と同様である。
An example of a process in which the calculation unit 153 calculates the height information of the non-inferior answer included in the non-inferior solution set information 141 will be described. The calculation unit 153 selects one weight set from the weight set
続いて、算出部153が、非劣解の高さ情報を基にして、極小点にあたる非劣解を特定する処理の一例について説明する。算出部153は、距離(ユーグリッド距離)の近い非劣解を同一のクラスタに分類するクラスタリングを、同一の高さ情報に属する非劣解毎に実行する。算出部153は、Mapperパラメータ143を用いて、Mapperによるクラスタリングを実行することで、各非劣解をクラスタに分類する。 Subsequently, the calculation unit 153 will explain an example of the process of specifying the non-inferior answer corresponding to the minimum point based on the height information of the non-inferior answer. The calculation unit 153 executes clustering for classifying non-inferior answers having a short distance (Eugrid distance) into the same cluster for each non-inferior answer belonging to the same height information. The calculation unit 153 classifies each non-inferior answer into a cluster by executing clustering by Mapper using the Mapper parameter 143.
算出部153は、Mapperによるクラスタリングの結果を基にして、無向グラフ情報144を生成する。また、算出部153は、各クラスタの高さの情報を基にして、無向グラフ情報144を有向グラフ情報145に変換する。算出部153が、無向グラフ情報144および有向グラフ情報145を生成する処理は、上述した参考技術の情報処理装置と同様である。 The calculation unit 153 generates undirected graph information 144 based on the result of clustering by Mapper. Further, the calculation unit 153 converts the undirected graph information 144 into the directed graph information 145 based on the height information of each cluster. The process in which the calculation unit 153 generates the undirected graph information 144 and the directed graph information 145 is the same as the information processing apparatus of the above-mentioned reference technique.
算出部153は、有向グラフ情報145を基にして、ニーポイントに対応する非劣解を含むクラスタ(極小クラスタ)を検出する。算出部153は、極小クラスタに含まれる非劣解を、ニーポイント(極小点にあたる非劣解)として検出する。算出部153が、ニーポイントを検出する処理は、上述した参考技術の情報処理装置と同様である。 The calculation unit 153 detects a cluster (minimal cluster) including a non-inferior answer corresponding to the knee point based on the directed graph information 145. The calculation unit 153 detects the non-inferior answer included in the minimum cluster as a knee point (non-inferior answer corresponding to the minimum point). The process of detecting the knee point by the calculation unit 153 is the same as that of the information processing apparatus of the above-mentioned reference technique.
算出部153は、上記の処理を実行することで、極小点にあたる非劣解を検出すると、極小回数テーブル146を更新する。図13は、極小回数テーブルの更新処理の一例を示す図である。極小回数テーブル146aは、更新前の極小回数テーブル146とする。たとえば、上記処理により、ニーポイントとして検出された非劣解の非劣解IDを「10A,10C,10D」とする。この場合には、算出部153は、非劣解IDを「10A,10C,10D」に対応する極小回数に1をインクリメントすることで、更新後の極小回数テーブル146bを生成する。 When the calculation unit 153 detects a non-inferior answer corresponding to the minimum point by executing the above process, the calculation unit 153 updates the minimum number of times table 146. FIG. 13 is a diagram showing an example of the update process of the minimum number of times table. The minimum number of times table 146a is the minimum number of times table 146 before the update. For example, the non-inferiority ID detected as a knee point by the above processing is set to "10A, 10C, 10D". In this case, the calculation unit 153 generates the updated minimum number table 146b by incrementing the non-defective ID by 1 to the minimum number corresponding to "10A, 10C, 10D".
選択部154は、極小回数テーブル146を基にして、極小回数の多い上位Nの非劣解を選択する処理部である。Nは所定の自然数であり、利用者が予め設定しておくものとする。選択部154が選択した非劣解が、ニーポイントである。選択部154は、選択した極小点にあたるニーポイントの情報を、出力部155に出力する。
The selection unit 154 is a processing unit that selects the non-inferior answer of the upper N having a large number of minimum times based on the minimum number of times table 146. N is a predetermined natural number and is set in advance by the user. The non-inferior answer selected by the selection unit 154 is the knee point. The selection unit 154 outputs the information of the knee point corresponding to the selected minimum point to the
図14は、本実施例に係る選択部の処理を説明するための図である。たとえば、算出部153が、重み集合情報142に含まれる各重みセットを変えつつ上記処理を繰り返し実行した結果得られた極小回数テーブル146を、極小回数テーブル146bとする。選択部154は、極小回数テーブル146bに含まれるレコードを、極小回数の大きい順にソートすると、極小回数テーブル146cに示すように、非劣解ID「10D,10B,10C,10A,10E」の順となる。また、Nとして3が設定されている場合には、選択部154は、非劣解ID「10D,10B,10C」を、極小点にあたる非劣解(非劣解ID)として、選択する。
FIG. 14 is a diagram for explaining the processing of the selection unit according to the present embodiment. For example, the minimum number table 146 obtained as a result of the calculation unit 153 repeatedly executing the above processing while changing each weight set included in the weight set
出力部155は、選択部154に選択されたニーポイントの情報を表示部130に表示させる処理部である。また、出力部155は、ネットワークを介して、外部装置に検出結果を通知しても良い。たとえば、出力部155は、ニーポイントとして選択された非劣解IDのレコードを、非劣解集合情報141から取得し、取得したレコードを出力する。
The
次に、本実施例に係るニーポイント選択装置の処理手順の一例について説明する。図15は、本実施例に係るニーポイント選択装置の処理手順を示すフローチャートである。図15に示すように、ニーポイント選択装置100の受付部151は、非劣解集合情報141、Mapperパラメータ143、重み生成条件情報を受け付ける(ステップS101)。
Next, an example of the processing procedure of the knee point selection device according to this embodiment will be described. FIG. 15 is a flowchart showing a processing procedure of the knee point selection device according to the present embodiment. As shown in FIG. 15, the reception unit 151 of the knee
ニーポイント選択装置100の重み生成部152は、重み生成条件情報を基にして、重み集合情報142を生成する(ステップS102)。ニーポイント選択装置100の算出部153は、重み集合情報142に含まれる未選択の重みセットを選択する(ステップS103)。
The weight generation unit 152 of the knee
算出部153は、極小点にあたる非劣解を検出する(ステップS104)。算出部153は、極小点にあたる非劣解の検出結果を基にして、極小回数テーブル146を更新する(ステップS105)。 The calculation unit 153 detects a non-inferior answer corresponding to the minimum point (step S104). The calculation unit 153 updates the minimum number of times table 146 based on the detection result of the non-inferior answer corresponding to the minimum point (step S105).
算出部153は、重み集合情報142に含まれる全ての重みセットを選択したか否かを判定する(ステップS106)。算出部153は、全ての重みセットを選択していない場合には(ステップS106,No)、ステップS103に移行する。算出部153は、全ての重みセットを選択した場合には(ステップS106,Yes)、ステップS107に移行する。
The calculation unit 153 determines whether or not all the weight sets included in the weight set
ニーポイント選択装置100の選択部154は、極小回数を基に、極小回数テーブル146のレコードをソートする(ステップS107)。選択部154は、ソートしたレコードのうち、上位Nのレコードに対応する非劣解をニーポイントとして選択する(ステップS108)。ニーポイント選択装置100の出力部155は、ニーポイントの情報を表示部130に出力して表示させる(ステップS109)。
The selection unit 154 of the knee
次に、本実施例に係るニーポイント選択装置100の効果について説明する。ニーポイント選択装置100は、重みの異なる複数の高さ関数を用いて、極小点にあたる非劣解を特定する処理を行い、各非劣解について、極小点となった回数が多いものをニーポイントとして選択する。極小点となった回数が多い非劣解は、高さ関数が少し変化しても、ニーポイントである場合が多いため、ロバストなニーポイントであるといえる。このため、本実施例に係るニーポイント選択装置100によれば、高さ関数が少し変化しただけで、ニーポイントではなくなる不安定な非劣解を除外し、ロバストなニーポイントを選択することができる。
Next, the effect of the knee
ニーポイント選択装置100は、各非劣解に対する極小回数を極小回数テーブル146に登録し、極小回数テーブル146の非劣解を極小回数を基にしてソートする。ニーポイント選択装置100は、極小回数が上位Nの非劣解を、ニーポイントとして選択する。これにより、ロバストな複数のニーポイントを選択することができる。
The knee
ニーポイント選択装置100は、非劣解に含まれる複数の目的関数の値に重みを乗算した値を合計することで、非劣解に対する高さ情報を算出する。これにより、極小点にあたる非劣解を効率的に特定することができる。
The knee
次に、上記実施例に示したニーポイント選択装置100と同様の機能を実現するコンピュータのハードウェア構成の一例について説明する。図16は、ニーポイント選択装置と同様の機能を実現するコンピュータのハードウェア構成の一例を示す図である。
Next, an example of a computer hardware configuration that realizes the same functions as the knee
図16に示すように、コンピュータ200は、各種演算処理を実行するCPU201と、ユーザからのデータの入力を受け付ける入力装置202と、ディスプレイ203とを有する。また、コンピュータ200は、記憶媒体からプログラム等を読み取る読み取り装置204と、有線または無線ネットワークを介して収録機器等との間でデータの授受を行うインターフェース装置205とを有する。また、コンピュータ200は、各種情報を一時記憶するRAM206と、ハードディスク装置207とを有する。そして、各装置201~207は、バス208に接続される。
As shown in FIG. 16, the computer 200 includes a CPU 201 that executes various arithmetic processes, an input device 202 that receives data input from a user, and a display 203. Further, the computer 200 has a reading device 204 for reading a program or the like from a storage medium, and an interface device 205 for exchanging data with a recording device or the like via a wired or wireless network. Further, the computer 200 has a RAM 206 for temporarily storing various information and a hard disk device 207. Then, each of the devices 201 to 207 is connected to the
ハードディスク装置207は、受付プログラム207a、重み生成プログラム207b、算出プログラム207c、選択プログラム207d、出力プログラム207eを有する。CPU201は、各プログラム207a~207eを読み出してRAM206に展開する。
The hard disk device 207 has a reception program 207a, a weight generation program 207b, a calculation program 207c, a
受付プログラム207aは、受付プロセス206aとして機能する。重み生成プログラム207bは、重み生成プロセス206bとして機能する。算出プログラム207cは、算出プロセス206cとして機能する。選択プログラム207dは、選択プロセス206dとして機能する。出力プログラム207eは、出力プロセス206eとして機能する。
The reception program 207a functions as the reception process 206a. The weight generation program 207b functions as the
受付プロセス206aの処理は、受付部151の処理に対応する。重み生成プロセス206bの処理は、重み生成部152の処理に対応する。算出プロセス206cの処理は、算出部153の処理に対応する。選択プロセス206dの処理は、選択部154の処理に対応する。出力プロセス206eの処理は、出力部155の処理に対応する。
The processing of the reception process 206a corresponds to the processing of the reception unit 151. The processing of the
なお、各プログラム207a~207eについては、必ずしも最初からハードディスク装置207に記憶させておかなくても良い。例えば、コンピュータ200に挿入されるフレキシブルディスク(FD)、CD-ROM、DVD、光磁気ディスク、ICカードなどの「可搬用の物理媒体」に各プログラムを記憶させておく。そして、コンピュータ200が各プログラム207a~207eを読み出して実行するようにしても良い。 The programs 207a to 207e do not necessarily have to be stored in the hard disk device 207 from the beginning. For example, each program is stored in a "portable physical medium" such as a flexible disk (FD), a CD-ROM, a DVD, a magneto-optical disk, or an IC card inserted in the computer 200. Then, the computer 200 may read and execute each of the programs 207a to 207e.
以上の各実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。 The following additional notes will be further disclosed with respect to the embodiments including each of the above embodiments.
(付記1)複数の目的関数を用いた最適化問題についての複数の非劣解の入力を受け付け、
前記複数の非劣解それぞれについて、前記複数の目的関数を座標軸とする多次元空間上に設定される特定の方向に基づく高さ情報を付与する処理を前記非劣解に対する重みを変えつつ繰り返し実行することで、非劣解毎に前記高さ情報が極小となる回数を算出し、
算出した前記回数を基にして、ニーポイントとなる非劣解を選択する
処理をコンピュータに実行させることを特徴とするニーポイント選択プログラム。
(Appendix 1) Accepting multiple non-inferior answers about optimization problems using multiple objective functions
For each of the plurality of non-inferior answers, the process of giving height information based on a specific direction set on the multidimensional space with the plurality of objective functions as coordinate axes is repeatedly executed while changing the weight for the non-inferior answers. By doing so, the number of times the height information becomes the minimum is calculated for each non-inferior answer.
A knee point selection program characterized by causing a computer to execute a process of selecting a non-inferior answer to be a knee point based on the calculated number of times.
(付記2)前記ニーポイントとなる非劣解を選択する処理は、前記高さ情報が極小となる回数を基にして複数の非劣解をソートし、ソートされた複数の非劣解のうち、極小となる回数が上位の非劣解を前記ニーポイントとして選択することを特徴とする付記1に記載のニーポイント選択プログラム。
(Appendix 2) In the process of selecting the non-inferior answer that is the knee point, a plurality of non-inferior answers are sorted based on the number of times that the height information becomes the minimum, and among the plurality of sorted non-inferior answers. , The knee point selection program according to
(付記3)前記算出する処理は、非劣解に含まれる複数の目的関数の値に重みを乗算した値を合計することで、前記非劣解に対する高さ情報を算出することを特徴とする付記1または2に記載のニーポイント選択プログラム。
(Appendix 3) The calculation process is characterized in that height information for the non-inferior answer is calculated by summing the values obtained by multiplying the values of a plurality of objective functions included in the non-inferior answer by a weight. The knee point selection program described in
(付記4)コンピュータが実行するニーポイント選択方法であって、
複数の目的関数を用いた最適化問題についての複数の非劣解の入力を受け付け、
前記複数の非劣解それぞれについて、前記複数の目的関数を座標軸とする多次元空間上に設定される特定の方向に基づく高さ情報を付与する処理を前記非劣解に対する重みを変えつつ繰り返し実行することで、非劣解毎に前記高さ情報が極小となる回数を算出し、
算出した前記回数を基にして、ニーポイントとなる非劣解を選択する
処理を実行することを特徴とするニーポイント選択方法。
(Appendix 4) This is a knee point selection method performed by a computer.
Accepts multiple non-inferior inputs for optimization problems using multiple objective functions,
For each of the plurality of non-inferior answers, the process of giving height information based on a specific direction set on the multidimensional space with the plurality of objective functions as coordinate axes is repeatedly executed while changing the weight for the non-inferior answers. By doing so, the number of times the height information becomes the minimum is calculated for each non-inferior answer.
A knee point selection method characterized by executing a process of selecting a non-inferior answer to be a knee point based on the calculated number of times.
(付記5)前記ニーポイントとなる非劣解を選択する処理は、前記高さ情報が極小となる回数を基にして複数の非劣解をソートし、ソートされた複数の非劣解のうち、極小となる回数が上位の非劣解を前記ニーポイントとして選択することを特徴とする付記4に記載のニーポイント選択方法。
(Appendix 5) In the process of selecting the non-inferior answer that is the knee point, a plurality of non-inferior answers are sorted based on the number of times that the height information becomes the minimum, and among the plurality of sorted non-inferior answers. The knee point selection method according to
(付記6)前記算出する処理は、非劣解に含まれる複数の目的関数の値に重みを乗算した値を合計することで、前記非劣解に対する高さ情報を算出することを特徴とする付記4または5に記載のニーポイント選択方法。
(Appendix 6) The calculation process is characterized in that height information for the non-inferior answer is calculated by summing the values obtained by multiplying the values of a plurality of objective functions included in the non-inferior answer by a weight. The knee point selection method according to
(付記7)複数の目的関数を用いた最適化問題についての複数の非劣解の入力を受け付ける受付部と、
前記複数の非劣解それぞれについて、前記複数の目的関数を座標軸とする多次元空間上に設定される特定の方向に基づく高さ情報を付与する処理を前記非劣解に対する重みを変えつつ繰り返し実行することで、非劣解毎に前記高さ情報が極小となる回数を算出する算出部と、
算出した前記回数を基にして、ニーポイントとなる非劣解を選択する選択部と
を有することを特徴とするニーポイント選択装置。
(Appendix 7) A reception unit that accepts input of multiple non-inferior answers about an optimization problem using multiple objective functions, and
For each of the plurality of non-inferior answers, the process of giving height information based on a specific direction set on the multidimensional space with the plurality of objective functions as coordinate axes is repeatedly executed while changing the weight for the non-inferior answers. By doing so, a calculation unit that calculates the number of times that the height information becomes the minimum for each non-inferior answer,
A knee point selection device comprising a selection unit for selecting a non-inferior answer to be a knee point based on the calculated number of times.
(付記8)前記算出部は、前記高さ情報が極小となる回数を基にして複数の非劣解をソートし、ソートされた複数の非劣解のうち、極小となる回数が上位の非劣解を前記ニーポイントとして選択することを特徴とする付記7に記載のニーポイント選択装置。
(Appendix 8) The calculation unit sorts a plurality of non-inferior answers based on the number of times the height information becomes the minimum, and among the sorted multiple non-inferior answers, the number of times the height information becomes the minimum is the highest non-inferior answer. The knee point selection device according to
(付記9)前記算出部は、非劣解に含まれる複数の目的関数の値に重みを乗算した値を合計することで、前記非劣解に対する高さ情報を算出することを特徴とする付記7または8に記載のニーポイント選択装置。 (Appendix 9) The calculation unit is characterized in that the height information for the non-inferior answer is calculated by summing the values obtained by multiplying the values of a plurality of objective functions included in the non-inferior answer by a weight. 7. The knee point selection device according to 7.
100 ニーポイント選択装置
110 通信部
120 入力部
130 表示部
140 記憶部
141 非劣解集合情報
142 重み集合情報
143 Mapperパラメータ
144 無向グラフ情報
145 有向グラフ情報
146 極小回数テーブル
150 制御部
151 受付部
152 重み生成部
153 算出部
154 選択部
155 出力部
100 Knee point selection device 110 Communication unit 120 Input unit 130 Display unit 140 Storage unit 141 Non-inferior solution set
Claims (4)
前記複数の非劣解それぞれについて、前記複数の目的関数を座標軸とする多次元空間上に設定される特定の方向に基づく高さ情報であって、非劣解に含まれる複数の目的関数の値にそれぞれ異なる重みを乗算した値を合計した値となる前記高さ情報を付与する処理を前記非劣解に対する重みを変えつつ繰り返し実行することで、非劣解毎に前記高さ情報が極小となる回数を算出し、
算出した前記回数を基にして、ニーポイントとなる非劣解を選択する
処理をコンピュータに実行させることを特徴とするニーポイント選択プログラム。 Accepts multiple non-inferior inputs for optimization problems using multiple objective functions,
For each of the plurality of non-inferior answers, height information based on a specific direction set in a multidimensional space having the plurality of objective functions as coordinate axes, and the values of the plurality of objective functions included in the non-inferior answers. By repeatedly executing the process of giving the height information, which is the sum of the values obtained by multiplying each of the different weights, while changing the weight for the non-inferior answer, the height information is minimized for each non-inferior answer. Calculate the number of times
A knee point selection program characterized by causing a computer to execute a process of selecting a non-inferior answer to be a knee point based on the calculated number of times.
複数の目的関数を用いた最適化問題についての複数の非劣解の入力を受け付け、
前記複数の非劣解それぞれについて、前記複数の目的関数を座標軸とする多次元空間上に設定される特定の方向に基づく高さ情報であって、非劣解に含まれる複数の目的関数の値にそれぞれ異なる重みを乗算した値を合計した値となる前記高さ情報を付与する処理を前記非劣解に対する重みを変えつつ繰り返し実行することで、非劣解毎に前記高さ情報が極小となる回数を算出し、
算出した前記回数を基にして、ニーポイントとなる非劣解を選択する
処理を実行することを特徴とするニーポイント選択方法。 This is a knee point selection method performed by a computer.
Accepts multiple non-inferior inputs for optimization problems using multiple objective functions,
For each of the plurality of non-inferior answers, height information based on a specific direction set in a multidimensional space having the plurality of objective functions as coordinate axes, and the values of the plurality of objective functions included in the non-inferior answers. By repeatedly executing the process of giving the height information, which is the sum of the values obtained by multiplying each of the different weights, while changing the weight for the non-inferior answer, the height information is minimized for each non-inferior answer. Calculate the number of times
A knee point selection method characterized by executing a process of selecting a non-inferior answer to be a knee point based on the calculated number of times.
前記複数の非劣解それぞれについて、前記複数の目的関数を座標軸とする多次元空間上に設定される特定の方向に基づく高さ情報であって、非劣解に含まれる複数の目的関数の値にそれぞれ異なる重みを乗算した値を合計した値となる前記高さ情報を付与する処理を前記非劣解に対する重みを変えつつ繰り返し実行することで、非劣解毎に前記高さ情報が極小となる回数を算出する算出部と、
算出した前記回数を基にして、ニーポイントとなる非劣解を選択する選択部と
を有することを特徴とするニーポイント選択装置。 A reception unit that accepts multiple non-inferior answers about optimization problems using multiple objective functions,
For each of the plurality of non-inferior answers, height information based on a specific direction set in a multidimensional space having the plurality of objective functions as coordinate axes, and the values of the plurality of objective functions included in the non-inferior answers. By repeatedly executing the process of giving the height information, which is the sum of the values obtained by multiplying each of the different weights, while changing the weight for the non-inferior answer, the height information is minimized for each non-inferior answer. A calculation unit that calculates the number of times
A knee point selection device comprising a selection unit for selecting a non-inferior answer to be a knee point based on the calculated number of times.
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JP2017146888A (en) | 2016-02-19 | 2017-08-24 | 株式会社日立製作所 | Design support device and method and program |
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Title |
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Naoki Hamada et al.,Knee Point Analysis of Many-Objective Pareto Fronts Based on Reeb Graph,Proceedings of 2017 IEEE Congress on Evolutionary Computation (CEC),IEEE,2017年06月,pp.1603-1612 |
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