Evolutionary Search of Structured Data by Using Deep Graph Kernels

使用深度图内核进行结构化数据的进化搜索

• 批准号: 20K12000
• 负责人: 半田 久志
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kindai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K12000/
• 关键词: deep graph kernel; 進化計算; 有機薄膜太陽電池; 有機薄膜太陽光電池; グラフカーネル; Deep graph kernel

本研究課題では、グラフの探索を進化計算にて行うものである。先行研究のEDA-GKでは、特徴空間で問題を捉えることにより，遺伝子型から表現型への写像の凸 凹さを解消できていると考えられる.ところが，研究を押し進めていく上で，先行研究のEDA-GKでは，カーネル関数が対象としている特徴空間によって，問題に よっては機能しないことが判ってきた.例えば，前ページの最小パス距離カーネルの場合，解が全結合に近いグラフであった場合，任意のノード間の距離がほと んど1となり，最適解付近のグラフのヒストグラムに違いがなくなる.結果，ランダムなエッジの追加・削除によるランダム探索に近い挙動を示すことになる. そこで，本研究課題では，Deep Graph Kernelの利用を検討する.Deep Graph Kernelはグラフカーネルが対象とする特徴に対して，それらの関係性も学習する も のである.word2vecにあるような単語の埋め込みをグラフに拡張したものである.特徴空間を構成するときに，特徴間の関係を埋め込むことより，カーネル関 数 の特性に左右されない安定した探索を実現する.事前学習が必要となるが，領域知識が提供できる問題クラスなら 適用可能であると考え、特に、提案手法を有機 薄膜太陽光電池で評価することを考える。 有機薄膜太陽電池は、比較的大きめの分子構造となるため、スクラッチで原子を組み合わせても適切な解表現を探索 することができない。そこで、既存の有機薄膜太陽光電池に用いられている分子構造の部分構造をモジュールとして、モジュールの組み合わせを探索するように した。また、モンテカルロツリーサーチを用いてモジュールの設計について考察した。いずれも，QDFという深層学習の一種を用いることにより，より大規模な分子構造をもつ解に対して系統的な探索が適用できるようになった

在本研究主题中，使用进化计算进行图形搜索。在先前的研究EDA-GK中，人们认为，通过捕获特征空间中的问题，可以消除基因型到表型映射的凸状态，可以消除。随着我们继续推动研究，在先前的研究EDA-GK中，在先前的研究中，在特征空间中，依赖于Kernel的途径是依赖问题的途径，是否在范围内依赖于问题。该解决方案是一个接近完整连接的图形，任何节点之间的距离几乎为1，并且将消除最佳解决方案附近图的直方图。结果，它将通过添加或删除随机边缘来显示类似于随机搜索的行为。在本研究主题中，我们将考虑使用深图内核。深图内核还了解了图内核心靶向的特征之间的关系。这是单词嵌入的扩展，例如在Word2Vec中发现的单词嵌入到图形中。当构建特征空间（通过嵌入特征之间的关系构建特征空间）时，它实现了稳定的搜索，而不受核心功能的特征不影响稳定的搜索。尽管需要预先学习的特征，但需要将问题类别视为可以提供较小的元单元，并将其视为较小的方法，我们可以将其替换为薄的方法。由于有机薄膜太阳能电池具有相对较大的分子结构，因此即使将原子与刮擦结合在一起，也无法搜索适当的溶液表达。因此，我们决定使用现有有机薄膜太阳能电池中使用的分子结构的部分结构作为搜索模块组合的模块。此外，使用蒙特卡洛树搜索讨论了模块设计。在这两种情况下，通过使用一种称为QDF的深度学习，可以将系统搜索应用于具有较大分子结构的溶液。

项目成果

有機薄膜太陽電池のアクセプター分子のための分子構造局所探索手法

有机薄膜太阳能电池受体分子的局域分子结构搜索方法

• 发表时间: 2021
• 作者: 元木 竜平;神野 健哉;森川 大樹，葉山 大雅，半田 久志
• 通讯作者: 森川 大樹，葉山 大雅，半田 久志

有機薄膜太陽電池に適した光吸収量の多い化合物の進化的探索

适用于有机薄膜太阳能电池的高光吸收化合物的进化搜索

• 发表时间: 2022
• 作者: 岩嵜智佳良;葉山大雅;半田久志;大久保貴志
• 通讯作者: 大久保貴志

QDF を用いた有機薄膜太陽電池の分子構造の進化的探索

使用QDF对有机薄膜太阳能电池分子结构的演化探索

• 发表时间: 2021
• 作者: 葉山大雅;半田久志;大久保貴志
• 通讯作者: 大久保貴志

分子の特徴量と Deep Graph Kernels を用いた化合物の 表現方法に関する一考察

关于如何使用分子特征和深度图内核表示化合物的研究

• 发表时间: 2021
• 作者: 葉山大雅;高石優也，半田久志
• 通讯作者: 高石優也，半田久志

有機薄膜太陽電池のためのモンテカルロツリーサーチを用いた分子設計

使用蒙特卡罗树搜索进行有机薄膜太阳能电池的分子设计

• 发表时间: 2022
• 作者: 元木 竜平;神野 健哉;木原泰一，山田武士，半田久志，大久保貴志
• 通讯作者: 木原泰一，山田武士，半田久志，大久保貴志