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公開番号2025092107
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-19
出願番号2023207772
出願日2023-12-08
発明の名称パラメータ探索装置、方法及びプログラム
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類G06N 99/00 20190101AFI20250612BHJP(計算;計数)
要約【課題】パラメータ値と性能値との双方の観点から妥当なパラメータ値を選択可能なパラメータ探索装置、方法及びプログラム提供すること。
【解決手段】目的関数設定部は、性能値に基づいてパラメータ値を評価する第一の関数と目標パラメータに基づいてパラメータ値を評価する第二の関数とに基づく目的関数を設定する。算出部は、評価対象のパラメータ値に対応する性能値、又はパラメータ値と性能値との双方を目的関数に適用して目的関数値を算出する。第一記憶部は、パラメータ値に関連付けて目的関数値を記憶する。第二記憶部は、パラメータ値に関連付けて性能値を記憶する。探索部は、第一記憶部に記憶されたパラメータ値と目的関数値との組合せに基づいて目的関数を表す第一のモデルを構築し、第一のモデルに基づいて次の評価対象のパラメータ値を決定する。選択部は、第二記憶部に記憶されたパラメータ値の中から、目標性能と目標パラメータとに基づく選択基準を満たすパラメータ値を選択する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
パラメータ値の目標を表す目標パラメータを設定する第一設定部と、
性能値の目標を表す目標性能を設定する第二設定部と、
性能値に基づいてパラメータ値を評価する第一の関数と前記目標パラメータに基づいてパラメータ値を評価する第二の関数とに基づく目的関数を設定する第三設定部と、
評価対象の第一のパラメータ値に対応する第一の性能値、又は前記第一のパラメータ値と前記第一の性能値との双方を前記目的関数に適用して第一の目的関数値を算出する算出部と、
前記第一のパラメータ値に関連付けて前記第一の目的関数値を記憶する第一記憶部と、
前記第一のパラメータ値に関連付けて前記第一の性能値を記憶する第二記憶部と、
前記第一記憶部に記憶された前記第一のパラメータ値と前記第一の目的関数値との組合せに基づいて前記目的関数を表す第一のモデルを構築し、前記第一のモデルに基づいて次の評価対象の第一のパラメータ値を決定する探索部と、
前記第二記憶部に記憶された前記第一のパラメータ値の中から、前記目標性能と前記目標パラメータとに基づく選択基準を満たす第一のパラメータ値を選択する選択部と、
を具備するパラメータ探索装置。
続きを表示（約 680 文字）【請求項２】
前記選択部は、前記選択基準を満たす第一のパラメータ値として、前記第一の性能値が前記目標性能を満足する第一のパラメータ値の中で、最も前記目標パラメータに近い第一のパラメータ値を選択する、請求項１記載のパラメータ探索装置。
【請求項３】
前記目標パラメータは、スカラー値、範囲または関数で与えられる、請求項１記載のパラメータ探索装置。
【請求項４】
前記目標性能は、スカラー値、範囲または関数で与えられる、請求項１記載のパラメータ探索装置。
【請求項５】
前記目標性能は、１個又は複数個与えられる、請求項１記載のパラメータ探索装置。
【請求項６】
前記第一の関数は、前記第一の性能値が高いほど前記第一のパラメータ値を高く評価する、請求項１記載のパラメータ探索装置。
【請求項７】
前記第一の関数は、１個又は複数個の性能値に基づいて定義される、請求項１記載のパラメータ探索装置。
【請求項８】
前記第二の関数は、前記第一のパラメータ値と前記目標パラメータとの距離を評価する、請求項１記載のパラメータ探索装置。
【請求項９】
前記第二の関数は、前記第一のパラメータ値が前記目標パラメータから遠いほど大きいペナルティを与える、請求項１記載のパラメータ探索装置。
【請求項１０】
前記目的関数は、前記第一の関数と前記第二の関数との加重和である、請求項１記載のパラメータ探索装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、パラメータ探索装置、方法及びプログラムに関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
製造装置によって製造物を製造する際には、製造装置に対して温度、圧力、および処理時間のような製造に関わるパラメータを設定する必要があり、その設定によって製造物の品質が左右される。そのため、安定した品質となる製造物を製造するためにはパラメータ値を適切に調整する必要がある。パラメータ値の調整は技術者が経験や勘に基づいて行うことが多いが、近年では属人化の解消や、調整の効率化のために、製造装置のパラメータ値の決定にベイズ最適化などの最適化アルゴリズムを使用することがある。以下では、性能が一定の基準を満たすことで品質が確保できるとして説明をしていくが、品質が確保できる指標であれば性能に限らない。
【０００３】
典型的な最適化アルゴリズムでは、探索領域内で関数値が最も良い１つの点を探す。しかし、目的関数値（製造物の性能に関連する指標）が性能仕様（マージンを持った性能目標値）を満たす解候補が複数ある場合には、製造効率（製造時間、消費電力など）が優れる製造パラメータを選択したいという要求がある。
【０００４】
ペナルティ関数法では、最適化の制約式を目的関数に組み込み、制約なし最適化問題として解く。この方法において製造物の性能を元の目的関数に、製造効率を制約項に当てはめて最適化を実行すれば、製造物の性能と製造効率の両方がある程度良いパラメータ値を求めることができる。しかし、この方法では、制約項によって目的関数自体が変化してしまうため、目的関数値が最も良い点を選択すると、性能仕様が満たされない可能性が存在する。また、最適化アルゴリズムとしてベイズ最適化などのモデルを使用する最適化手法を用いる場合、制約項を含んだ目的関数がモデル化されるため、製造物の性能、あるいは性能のみに関連する関数のモデルを参照することができない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
志水清孝，“システムの制約条件付最適化手法”，計測と制御，1970，9．7：519-530．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、パラメータ値と性能値との双方の観点から妥当なパラメータ値を選択可能なパラメータ探索装置、方法及びプログラム提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態に係るパラメータ探索装置は、パラメータ値の目標を表す目標パラメータを設定する第一設定部と、性能値の目標を表す目標性能を設定する第二設定部と、性能値に基づいてパラメータ値を評価する第一の関数と前記目標パラメータに基づいてパラメータ値を評価する第二の関数とに基づく目的関数を設定する第三設定部と、評価対象の第一のパラメータ値に対応する第一の性能値、又は前記第一のパラメータ値と前記第一の性能値との双方を前記目的関数に適用して第一の目的関数値を算出する算出部と、前記第一のパラメータ値に関連付けて前記第一の目的関数値を記憶する第一記憶部と、前記第一のパラメータ値に関連付けて前記第一の性能値を記憶する第二記憶部と、前記第一記憶部に記憶された前記第一のパラメータ値と前記第一の目的関数値との組合せに基づいて前記目的関数を表す第一のモデルを構築し、前記第一モデルに基づいて次の評価対象の第一のパラメータ値を決定する探索部と、前記第二記憶部に記憶された前記第一のパラメータ値の中から、前記目標性能と前記目標パラメータとに基づく選択基準を満たす第一のパラメータ値を選択する選択部と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
パラメータ調整システムの機能構成例を示す図
第一記憶部が記憶するパラメータ値と目的関数値との組合せの一例を示す図
第一のモデルの入力と出力との関係を示す図
第二記憶部が記憶するパラメータ値と性能値との組合せの一例を示す図
パラメータ探索装置によるパラメータ探索処理の一例を示す図
選択部による出力パラメータ選択例を模式的に示す図
第一比較例、第二比較例及び本実施形態のパラメータ探索結果を示す図
応用例に係るパラメータ調整システムの機能構成例を示す図
第二のモデルの入力と出力との関係を示す図
パラメータ探索装置のハードウェア構成例を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係わるパラメータ探索装置、方法及びプログラムを説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係るパラメータ調整システム１の機能構成例を示す図である。図１に示すように、パラメータ調整システム１は、パラメータ探索装置１０と外部装置２０とを有するコンピュータシステムである。パラメータ探索装置１０と外部装置２０とは、有線又は無線を介して通信可能に接続されている。パラメータ探索装置１０は、最適なパラメータ値を探索するコンピュータである。パラメータ探索装置１０は、パラメータ値を外部装置２０に供給する。外部装置２０は、供給されたパラメータ値に対応する性能値を出力するコンピュータである。具体的には、外部装置２０は、パラメータ探索装置１０からパラメータ値を受信し、受信されたパラメータ値に基づいて実施されたシミュレーションや実験の結果を評価した値である性能値を出力する。性能値は、パラメータ探索装置１０に供給される。なお、パラメータ探索装置１０は外部装置２０が出力した性能値を取得できればよいため、パラメータ探索装置１０と外部装置２０とが有線又は無線で接続されていなくてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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