Study on an Efficient Unified Method for Obtaining Optimal Design of the Multi-Dimensional, Multi-State and Multi-Objective Network System Considering Similar Shape of Graphs

考虑图相似形状的多维、多状态、多目标网络系统优化设计的高效统一方法研究

基本信息

批准号：
22K04603
负责人：
秋葉知昭
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Chiba Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究課題は多目的最適化問題の一つである多目的ネットワーク最適設計問題において、(a)ネットワークどうしの連結が積層(三次元)で表現できる多層ネットワークの場合、および、(b)各構成要素とシステムが多状態に遷移する多目的ネットワークを対象として、この問題を多次元多状態多目的ネットワークの最適設計問題と定義し、最適設計問題の解法を導くことを目指している。NP困難な多次元多状態多目的ネットワークの最適設計問題に対し、本研究課題は全体を理論的に相似形ネットワーク(SN系)を用いて単純化し、信頼度等評価関数の新たな解法を導き、SN系を考慮して単純化した多次元多状態多目的ネットワークの新たなパレート最適解の厳密解導出方法を提案することで、ネットワーク全体の新たなパレート最適解の厳密解導出方法と、最適設計問題の解法を導く。また、それぞれの導出方法の並列計算の可能性を検討し、成果を集約してSN系を用いた統一的厳密解法を提案する。この提案のために、研究段階を“相似形の場合”と“異形を含む場合”に分割して考える。研究初年度は主に従来の国内外の研究の再調査を実施し、その中でSN系の一つである連続-kシステムの研究成果を整理した。また多目的ネットワーク最適設計問題の解法提案の一つとして、評価関数にネットワーク信頼度、または、最大流量とコストを評価関数とした2目的ネットワークのパレート最適解導出方法の改善を行った。加えて、実社会のネットワークをどのような相似形ネットワークで分割できるのか、その形と分割方法を検討した。加えて、ソフトウェア信頼性評価など信頼度の時系列解析を行う際に有用なウェーブレット推定法の研究を報告した。時系列解析は多目的ネットワーク最適設計問題における信頼性評価の一つとして適用可能と考えられる。以上の研究成果を論文4件、国際会議報告3件，国内学会報告4件として報告している。

本研究课题涉及多目标网络优化设计问题，是多目标优化问题之一，针对系统过渡到多种状态的多目标网络，我们将其定义为多目标优化设计问题。维多状态多目标网络，旨在导出最优设计问题的解决方案。针对NP-hard多维多状态多目标网络的优化设计问题，本研究课题利用相似网络（SN系统）从理论上简化了整体，推导了一种新的可靠性评估函数的求解方法，并通过提出一种方法为了推导考虑 SN 系统简化的多维多状态多目标网络的新的 Pareto 最优精确解，我们可以解决优化设计问题以及推导该网络的精确 Pareto 最优解的新方法推导整个网络。我们还检查了每种推导方法并行计算的可能性，汇总结果，并提出使用 SN 系统的统一精确求解方法。对于这个提案，我们将把研究阶段分为“相似形状的情况”和“不同形状的情况”来考虑。我们研究的第一年，主要对国内外以往的研究进行了重新审视，整理了SN系统之一的连续-k系统的研究成果。此外，作为解决多目标网络优化设计问题的方法之一，我们改进了以网络可靠性或最大流量和成本作为评价函数导出双目标网络帕累托最优解的方法。此外，我们还研究了可用于划分现实世界网络的类似网络的形状和划分方法。此外，我们还报道了对软件可靠性评估等可靠性时间序列分析有用的小波估计方法的研究。时间序列分析被认为适用于多目标网络优化设计问题的可靠性评估之一。上述研究成果已发表论文4篇，国际会议报告3篇，国内会议报告4篇。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

近傍を用いた遺伝的アルゴリズムにおける探索空間制限

使用邻域的遗传算法中的搜索空间限制

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Taishin Nakamura;Hisashi Yamamoto;Tomoaki Akiba;高橋奈津美，弓削哲史，秋葉知昭
通讯作者：
高橋奈津美，弓削哲史，秋葉知昭

ソフトウェア信頼性評価における多重解像度解析の応用

多分辨率分析在软件可靠性评估中的应用

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
経営システム
影响因子：
0
作者：
水野貴之 ; 掘込泰三 ; 藤本祥二 ; 石川温;肖　霄
通讯作者：
肖　霄

Genetic algorithm with search reduction using neighborhood in Bi-objective Network

双目标网络中使用邻域进行搜索减少的遗传算法

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
N. Takahashi; T. Yuge
通讯作者：
T. Yuge

The optimal design of consecutive-k systems

连续k系统的优化设计

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
Reliability and Maintenance Modeling with Optimization: Advances and Applications
影响因子：
0
作者：
H. Yamamoto;T. Nakamura;T. Akiba and L. Zhou
通讯作者：
T. Akiba and L. Zhou

同時故障を考慮した２段階整備方式のシステム稼働率解析

考虑同时故障的两级维护方法系统可用性分析