專利名稱：多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)改進(jìn)支持設(shè)備及其方法和存儲(chǔ)介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在此討論的實(shí)施例涉及用在設(shè)計(jì)中的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)(multi-objective optimal design)支持技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著硬盤的高密度/高容量的提升，磁盤和磁頭(header)之間的距離 變得越來(lái)越小。因此，需要滑塊(slider)設(shè)計(jì)，其中，由于高度差和盤半 徑位置，因此飛行改變量較小。
如圖16中的1601所示，滑塊安裝在在硬盤的磁盤上移動(dòng)的致動(dòng)器 1602的末端，并且磁頭的位置根據(jù)滑塊1601的形狀來(lái)計(jì)算。
當(dāng)確定滑塊1601的最優(yōu)形狀時(shí)，需要用于同時(shí)使與磁頭的位置有關(guān) 的飛行高度(圖16中的1603)、轉(zhuǎn)動(dòng)(1604)和俯仰(pitch) (1605) 的函數(shù)最小化的有效計(jì)算，即所謂的多目標(biāo)優(yōu)化。
傳統(tǒng)上，不直接處理多目標(biāo)優(yōu)化課題，而是執(zhí)行單目標(biāo)優(yōu)化，其中， 計(jì)算通過(guò)將每個(gè)目標(biāo)函數(shù)f—i乘以權(quán)重m一i而獲得的項(xiàng)的線性和f，并且計(jì) 算其最小值，如下。
f=m—l X f一l+...十m一t X f一t
(數(shù)學(xué)表達(dá)式l)
隨后，當(dāng)改變參數(shù)p、 q、 r等的值時(shí)，為了通過(guò)程序一點(diǎn)點(diǎn)地確定圖 17所示的滑塊形狀S，以值f可以變?yōu)樽钚≈档姆绞絹?lái)計(jì)算滑塊形狀。
f取決于權(quán)重矢量(m—i}。在實(shí)際計(jì)算中，當(dāng)進(jìn)一步改變(m—1}時(shí)，計(jì) 算針對(duì)每個(gè)所改變值的最小值f，并且通過(guò)綜合確定最小值和(m—i》之間的 平衡來(lái)確定滑塊形狀。
在由上述方法執(zhí)行的這種多目標(biāo)優(yōu)化處理中，計(jì)算出的最優(yōu)解的數(shù)目 不總是一個(gè)。200910140790.2 例如，當(dāng)在設(shè)計(jì)某種產(chǎn)品時(shí)對(duì)"減小重量"的目標(biāo)函數(shù)值1和"壓縮 成本"的目標(biāo)函數(shù)值2進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，取決于怎樣給出設(shè)計(jì)參數(shù)，目標(biāo)函數(shù)
值l和2可以取圖18所示的二維坐標(biāo)上的各種坐標(biāo)值。
需要目標(biāo)函數(shù)值l和2都取較小值(輕和低成本)。因此，圖18所示 的連接了計(jì)算出的點(diǎn)1801-1、 1801-2、 1801-3、 1801-4和1801-5的線1803 上以及與線1803臨近的點(diǎn)可以是一組最優(yōu)解。這些稱為最優(yōu)Pareto解。 在這些計(jì)算出的點(diǎn)中，點(diǎn)1801-1和1801-5分別對(duì)應(yīng)于重量減小而成本未 被壓縮的模式和成本被壓縮而重量未減小的模式。另一方面，計(jì)算出的點(diǎn) 1801-1和1802-2不能成為最優(yōu)解，這是因?yàn)橹亓炕虺杀救钥梢詼p小。這些 稱為劣解(inferior solution)。
以這種方式，在多目標(biāo)優(yōu)化處理中，適當(dāng)?shù)孬@得Pareto解是非常重要 的。為此，適當(dāng)?shù)厥顾Ｍ哪繕?biāo)函數(shù)中的最優(yōu)Pareto解可視化是非常重 要的。
專利文獻(xiàn)1:日本早期公開(kāi)專利公報(bào)No. HI 1-242690

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是當(dāng)對(duì)在多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)中所獲得的解不滿意 時(shí)，呈現(xiàn)如何修改對(duì)參數(shù)的約束以(有效地)搜索更好的解并實(shí)現(xiàn)該解， 盡管在短時(shí)間內(nèi)已實(shí)現(xiàn)了基于目標(biāo)函數(shù)的可視化(Pareto邊界等的顯示) 并且根據(jù)它適當(dāng)?shù)仫@示了 Pareto解。
這里討論的實(shí)施例與設(shè)計(jì)支持設(shè)備、方法或程序有關(guān)，它們支持通過(guò) 輸入多個(gè)集合的設(shè)計(jì)參數(shù)、根據(jù)規(guī)定的計(jì)算來(lái)計(jì)算多個(gè)目標(biāo)函數(shù)、并且執(zhí) 行對(duì)多個(gè)目標(biāo)函數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化處理來(lái)確定優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)集合。
第一方面具有如下配置。
目標(biāo)空間顯示單元基于與多個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)樣本集合相關(guān)地計(jì)算出的多個(gè) 目標(biāo)函數(shù)集合，顯示任意目標(biāo)函數(shù)的值可以存在的區(qū)域，作為與目標(biāo)函數(shù) 相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)空間中的可能性區(qū)域。
設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選設(shè)置單元不是在與根據(jù)用戶的指令由任意設(shè)計(jì)參數(shù) 確定的設(shè)計(jì)參數(shù)空間中的可能性區(qū)域相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)的初始約束下而是在改進(jìn)約束下，設(shè)置設(shè)計(jì)參數(shù)集合作為設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選。
改進(jìn)解候選計(jì)算單元計(jì)算與設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)來(lái)作 為改進(jìn)解候選。
改進(jìn)解候選顯示單元在目標(biāo)空間中將改進(jìn)解候選與可能性區(qū)域一起顯不。
優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選獲取單元使得用戶能夠從由改進(jìn)解候選顯示單 元顯示的改進(jìn)解候選中選擇優(yōu)化改進(jìn)解候選，并且獲取與優(yōu)化改進(jìn)解候選 相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)空間中的設(shè)計(jì)參數(shù)集合作為優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選。
設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)知識(shí)/信息呈現(xiàn)單元根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選呈現(xiàn)設(shè)計(jì) 參數(shù)的改進(jìn)知識(shí)/信息。該單元例如通過(guò)在設(shè)計(jì)參數(shù)空間中將作為由設(shè)計(jì)參 數(shù)的初始約束確定的區(qū)域的設(shè)計(jì)參數(shù)可能性區(qū)域與優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選 重疊并顯示它們，來(lái)呈現(xiàn)設(shè)計(jì)參數(shù)可能性區(qū)域和優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選之 間的關(guān)系，作為所述設(shè)計(jì)參數(shù)的改進(jìn)知識(shí)/信息。
第一方面的配置可以進(jìn)一步包括改進(jìn)約束修改單元，用于修改所述設(shè) 計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選設(shè)置單元的改進(jìn)約束。
第二方面具有如下配置。
樣本集合目標(biāo)函數(shù)計(jì)算單元計(jì)算與規(guī)定數(shù)目的設(shè)計(jì)參數(shù)樣本集合相對(duì) 應(yīng)的多個(gè)目標(biāo)函數(shù)集合。
目標(biāo)函數(shù)近似單元基于規(guī)定數(shù)目的設(shè)計(jì)參數(shù)樣本集合以及與規(guī)定數(shù)目 的設(shè)計(jì)參數(shù)樣本集合相關(guān)地計(jì)算出的多個(gè)目標(biāo)函數(shù)集合，在數(shù)學(xué)上近似目 標(biāo)函數(shù)。
目標(biāo)函數(shù)間邏輯表達(dá)式計(jì)算單元計(jì)算指示多個(gè)在數(shù)學(xué)上近似出的目標(biāo) 函數(shù)中的任意個(gè)目標(biāo)函數(shù)間的邏輯關(guān)系的邏輯表達(dá)式，作為目標(biāo)函數(shù)間邏 輯表達(dá)式。
目標(biāo)空間顯示單元根據(jù)目標(biāo)函數(shù)間邏輯表達(dá)式，顯示任意目標(biāo)函數(shù)值 可以存在的區(qū)域，作為與任意目標(biāo)函數(shù)相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)空間中的可能性區(qū)
域；
其設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選設(shè)置單元、改進(jìn)解候選計(jì)算單元、改進(jìn)解候選顯 示單元、優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選獲取單元和設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)知識(shí)/信息呈Sa單元與第一方面的那些相同。
利用在權(quán)利要求中具體指出的元件和組合將實(shí)現(xiàn)并獲得本發(fā)明的目的 和優(yōu)點(diǎn)。將會(huì)明白，前面的一般描述和下面的詳細(xì)描述都是示例性地和說(shuō) 明性的，并且不限制如要求保護(hù)的本發(fā)明。


圖1是此優(yōu)選實(shí)施例的功能塊配置；
圖2是圖示出實(shí)際飛行計(jì)算執(zhí)行單元101和目標(biāo)函數(shù)多項(xiàng)式近似單元 102的處理的操作流程圖3是圖示出目標(biāo)函數(shù)選擇單元103、目標(biāo)函數(shù)間邏輯表達(dá)式計(jì)算單 元104和目標(biāo)函數(shù)顯示單元105的處理的操作流程圖(No.l);
圖4是圖示出優(yōu)選實(shí)施例中的設(shè)計(jì)支持處理的整體操作流程圖5是圖示出圖4的步驟S405中的改進(jìn)解搜索/逆像顯示處理的進(jìn)一 步詳細(xì)操作的流程圖。
圖6圖示出了輸入?yún)?shù)樣本集合和與其相對(duì)應(yīng)的每個(gè)目標(biāo)函數(shù)值示
例；
圖7圖示出了可能性區(qū)域顯示示例(No.l); 圖8圖示出了可能性區(qū)域顯示示例(No.2); 圖9圖示出了可能性區(qū)域顯示示例(No.3);
圖IO說(shuō)明了基于數(shù)學(xué)處理的可能性區(qū)域顯示的優(yōu)點(diǎn)； 圖11說(shuō)明了改進(jìn)解搜索/逆像顯示處理(NO.I);
圖12說(shuō)明了改進(jìn)解搜索/逆像顯示處理(No.2); 圖13說(shuō)明了改進(jìn)解搜索/逆像顯示處理(No.3); 圖14A至14C說(shuō)明了改進(jìn)解搜索/逆像顯示處理(No.4); 圖15圖示出了能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)此優(yōu)選實(shí)施例的系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)的硬件配 置示例；
圖16說(shuō)明了硬盤的滑塊；
圖n說(shuō)明了滑塊的參數(shù)；
圖18說(shuō)明了多目標(biāo)優(yōu)化；以及圖19是圖示出傳統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化操作的操作流程圖。
具體實(shí)施例方式
在前述單目標(biāo)函數(shù)f的優(yōu)化技術(shù)中，需要重復(fù)花時(shí)間的飛行計(jì)算。特 別地，當(dāng)搜索滑塊形狀的細(xì)部時(shí)，輸入?yún)?shù)(對(duì)應(yīng)于圖17中的p、 q、 r 等)的數(shù)目達(dá)到了大約20個(gè)并且需要一萬(wàn)次或更多次的飛行計(jì)算。因 此，優(yōu)化要花很多時(shí)間。
在這種技術(shù)中，f的最小值(和此時(shí)的輸入?yún)?shù)值)取決于如何確定 權(quán)重矢量(m—1， ...， m一t)。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，f需要頻繁地被優(yōu)化并與權(quán)重 矢量的各種集合相比較。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，由于當(dāng)每次修改權(quán)重矢量 時(shí)需要再?gòu)拈_(kāi)始執(zhí)行伴隨著昂貴飛行計(jì)算的優(yōu)化計(jì)算，因此限制了用于實(shí) 驗(yàn)的權(quán)重類型。
在函數(shù)值f的最小化中，由于一次僅可以在Pareto曲面上獲得一個(gè) 點(diǎn)，因此難以預(yù)測(cè)目標(biāo)函數(shù)間的優(yōu)化關(guān)系，并且這種信息也不能反饋到設(shè) 計(jì)中。
當(dāng)在Pareto曲面上獲得一個(gè)點(diǎn)作為最優(yōu)解時(shí)，確定了關(guān)于它的設(shè)計(jì)參 數(shù)的一個(gè)集合，并且隨后可以獲得一個(gè)設(shè)計(jì)形狀。然而，設(shè)計(jì)者不總是對(duì) 設(shè)計(jì)形狀滿意。在這種情況中，如圖19所示，首先，設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)基礎(chǔ)形 狀(base shape)(步驟S1901)，并利用程序執(zhí)行優(yōu)化(步驟S1902)。 當(dāng)優(yōu)化程序輸出一個(gè)解時(shí)(步驟S1903)，設(shè)計(jì)者判定與該解相對(duì)應(yīng)的輸 出的形狀是否滿意(步驟S1904)。如果不滿意，則設(shè)計(jì)者需要重復(fù)設(shè)計(jì) 新的基礎(chǔ)形狀(步驟S1卯1)并且執(zhí)行優(yōu)化(步驟S1902至S1904)。
在這種情況中，由于多目標(biāo)優(yōu)化處理單獨(dú)花了很多時(shí)間，因此實(shí)際上 甚至難以顯示適當(dāng)?shù)淖顑?yōu)Pareto解，更不用說(shuō)存在用于在基于最優(yōu)解確定 設(shè)計(jì)形狀等時(shí)有效地重復(fù)優(yōu)化的設(shè)計(jì)支持方法。
此外，即使可以獲得最優(yōu)Pareto解，也需要確認(rèn)該最優(yōu)Pareto解對(duì)于 最優(yōu)設(shè)計(jì)形狀的確定是否真正最優(yōu)。然而，由于難以導(dǎo)出最優(yōu)Pareto解自 身，因此不存在已制定的確認(rèn)方法。
下面將參考

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。圖1是該優(yōu)選實(shí)施例的功能塊配置。實(shí)際飛行計(jì)算執(zhí)行單元101輸入
硬盤的滑塊形狀的輸入?yún)?shù)樣本集合110，將滑塊的飛行計(jì)算應(yīng)用到每個(gè) 集合，并輸出每個(gè)目標(biāo)函數(shù)值。在這種情況中，輸入?yún)?shù)樣本集合110的
數(shù)目最多大約幾百就足夠了。
目標(biāo)函數(shù)多項(xiàng)式近似單元102利用基于多重回歸(multi-regression) 分析的多重回歸表達(dá)式等的多項(xiàng)式使滑塊形狀的每個(gè)目標(biāo)函數(shù)接近由實(shí)際 飛行計(jì)算執(zhí)行單元101計(jì)算出的每個(gè)集合的每個(gè)目標(biāo)函數(shù)值。雖然在此優(yōu) 選實(shí)施例中，使用了基于多重回歸分析的近似示例，然而，也可以使用另 外的公知多項(xiàng)式近似方法，例如各種多項(xiàng)式插值方法，增加多項(xiàng)式級(jí)數(shù)和 近似等的次數(shù)的方法。
目標(biāo)函數(shù)選擇單元103使得設(shè)計(jì)者能夠選擇應(yīng)當(dāng)顯示其可能性區(qū)域的 兩個(gè)或三個(gè)目標(biāo)函數(shù)。
目標(biāo)函數(shù)間邏輯表達(dá)式計(jì)算單元104利用量詞消去(quantifier elimination, QE)方法，基于由目標(biāo)函數(shù)多項(xiàng)式近似單元102計(jì)算出的每 個(gè)目標(biāo)函數(shù)多項(xiàng)式以及對(duì)輸入?yún)?shù)樣本集合110 (輸入?yún)?shù)集合108)的 每個(gè)參數(shù)值的約束，來(lái)計(jì)算在目標(biāo)函數(shù)選擇單元103中由設(shè)計(jì)者選擇的兩 個(gè)任意目標(biāo)函數(shù)之間的邏輯表達(dá)式。
目標(biāo)函數(shù)顯示單元105基于由目標(biāo)函數(shù)間邏輯表達(dá)式計(jì)算單元104計(jì) 算出的由設(shè)計(jì)者在目標(biāo)函數(shù)選擇單元103中選擇的任意兩個(gè)或三個(gè)目標(biāo)函 數(shù)間的邏輯表達(dá)式，將目標(biāo)函數(shù)的可能性區(qū)域顯示在計(jì)算機(jī)顯示器(沒(méi)有 具體示出)上。還顯示由改進(jìn)解搜索單元在設(shè)計(jì)改進(jìn)處理時(shí)搜索到的改進(jìn) 解候選值，這將在后面描述。
設(shè)計(jì)參數(shù)選擇單元106使得設(shè)計(jì)者能夠選擇兩個(gè)或三個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)來(lái)改 進(jìn)設(shè)計(jì)。
改進(jìn)解搜索單元107通過(guò)以下處理來(lái)向設(shè)計(jì)者呈現(xiàn)改進(jìn)解利用由目 標(biāo)函數(shù)多項(xiàng)式近似單元102獲得并由目標(biāo)函數(shù)選擇單元103選擇的兩個(gè)或 三個(gè)目標(biāo)函數(shù)的近似多項(xiàng)式，將位于由設(shè)計(jì)參數(shù)選擇單元106選擇的設(shè)計(jì) 參數(shù)集合的坐標(biāo)空間中的可能性區(qū)域外面的樣本點(diǎn)組拷貝到目標(biāo)空間，并 且當(dāng)對(duì)由目標(biāo)函數(shù)顯示單元105顯示的最優(yōu)Pareto解不滿意時(shí)，將結(jié)果顯示在目標(biāo)函數(shù)顯示單元105上。
逆像(reverse image)計(jì)算單元108執(zhí)行逆像計(jì)算處理，用于當(dāng)設(shè)計(jì) 者在由目標(biāo)函數(shù)顯示單元105顯示的改進(jìn)解中檢測(cè)到比最優(yōu)Pareto解更優(yōu) 的解時(shí)，計(jì)算與最優(yōu)改進(jìn)解相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)空間中的樣本點(diǎn)。
設(shè)計(jì)參數(shù)緩和信息(mitigation information)顯示單元109將與通過(guò)逆 像計(jì)算單元108的逆像計(jì)算處理計(jì)算出的最優(yōu)改進(jìn)解相對(duì)應(yīng)的樣本點(diǎn)與其 坐標(biāo)軸是由設(shè)計(jì)參數(shù)選擇單元106選擇的設(shè)計(jì)參數(shù)集合的設(shè)計(jì)參數(shù)空間中 的可能性區(qū)域重疊，并將其顯示在顯示器(未具體示出)上。
下面對(duì)具有上面的配置的該優(yōu)選實(shí)施例的操作進(jìn)行說(shuō)明。
圖2是圖示出實(shí)際飛行計(jì)算執(zhí)行單元101和目標(biāo)函數(shù)多項(xiàng)式近似單元 102的處理的操作流程圖。
首先，圖1所示的實(shí)際飛行計(jì)算執(zhí)行單元101輸入大約幾百個(gè)輸入?yún)?數(shù)樣本集合110作為滑塊形狀的搜索范圍的設(shè)計(jì)規(guī)范(圖2中的步驟 S201)，將滑塊飛行計(jì)算應(yīng)用到每個(gè)集合，并輸出每個(gè)目標(biāo)函數(shù)值(圖2 中的步驟S202)。
因此，例如，生成了如圖6所示的輸入?yún)?shù)樣本集合110的數(shù)據(jù)文件 及其目標(biāo)函數(shù)值。在圖6中，表達(dá)為xl至x8的行中的值是各個(gè)輸入?yún)?shù) 樣本集合110，并且表達(dá)為cost2的行中的值是一組確定的目標(biāo)函數(shù)值。
然后，圖1所示的目標(biāo)函數(shù)多項(xiàng)式近似單元102利用基于多重回歸分 析等的多重回歸表達(dá)式的多項(xiàng)式，來(lái)近似服從包括輸入?yún)?shù)樣本集合110 和每個(gè)集合的每個(gè)計(jì)算出的目標(biāo)函數(shù)值的數(shù)據(jù)文件的滑塊形狀的每個(gè)目標(biāo) 函數(shù)(圖2的步驟S203)。
結(jié)果，可以獲得下面例示的目標(biāo)函數(shù)多項(xiàng)式。
fl :=
99.0424978610709132 (J.8355(J672325811]2Pxl+14.0478279657713188^x2 18.6265540605823Hx3-28.3737252180449389*x4-2.42724827545463118 *x5+36.9188200131846998*x6-46.76207()4128296296*x7+1.0595888709407 9946*x8+6.50858(M341.6747911*x9-11.318U10745759242*xl0-6.354382977 2288296(Txll+4.85;3〗S298773917622*xl2-11.1428988{)7281405*x[13〗+35.3 3058979146343153.272972019494 31KPxl5;...(數(shù)學(xué)表達(dá)式2)
在這種情況中，在滑塊設(shè)計(jì)中存在輸入?yún)?shù)的類型隨著工作的進(jìn)展而 增加的趨勢(shì)。有時(shí)(由于另一參數(shù)的影響)，可以估計(jì)出存在對(duì)某個(gè)目標(biāo) 函數(shù)貢獻(xiàn)較小的參數(shù)。因此，通過(guò)利用多重回歸分析等來(lái)包括用于除去貢 獻(xiàn)較小的參數(shù)的例程(routine),利用更簡(jiǎn)單多項(xiàng)式的近似成為可能。當(dāng) 設(shè)計(jì)者輸入用于分析的參數(shù)數(shù)目時(shí)，目標(biāo)函數(shù)多項(xiàng)式近似單元102將參數(shù) 數(shù)目減小到預(yù)設(shè)數(shù)目。利用這種參數(shù)減少處理，可以減少Q(mào)E方法的計(jì)算 次數(shù)中的計(jì)算量，這將在后面描述。
結(jié)果，可以獲得減少了參數(shù)數(shù)目的目標(biāo)函數(shù)的多項(xiàng)式，如下所示。
fl :=
100.236733508603720-772229409006272793、1-20-7218054045105654 3-5.61].23555392073， x5+27.4287250065600468*x6-52.6209219228864030 *x7+2.86781289549098428*x8-1.51535612687246779*xll-51.153728682315 318"xl5;
...(數(shù)學(xué)表達(dá)式3) . (變量的數(shù)目從15減少到8)
如上所述，在此優(yōu)選實(shí)施例中，利用最多大約幾百個(gè)的輸入?yún)?shù)樣本 集合，就可以獲得利用多重回歸表達(dá)式等的多項(xiàng)式進(jìn)行了近似的目標(biāo)函 數(shù)。這是因?yàn)樵诨瑝K設(shè)計(jì)中，首先存在初始滑塊形狀，然后，在可以利用 多項(xiàng)式來(lái)近似目標(biāo)函數(shù)的指定范圍中擺動(dòng)確定該初始形狀的參數(shù)的同時(shí)執(zhí) 行優(yōu)化。在優(yōu)化中，已知在這種局部設(shè)計(jì)修改范圍中，足夠有效的初始優(yōu) 化可以利用多重回歸表達(dá)式等的線性近似來(lái)執(zhí)行。
在此優(yōu)選實(shí)施例中，非常有效的設(shè)計(jì)支持系統(tǒng)可以通過(guò)在滑塊設(shè)計(jì)的 早期階段中利用這樣計(jì)算并在數(shù)學(xué)上進(jìn)行處理的目標(biāo)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，更具體 地，用于如下所述的Pareto邊界的確定。
接下來(lái)，圖3是圖示出目標(biāo)函數(shù)選擇單元103、目標(biāo)函數(shù)間邏輯表達(dá) 式計(jì)算單元104和目標(biāo)函數(shù)顯示單元105的處理的操作流程圖。
首先，設(shè)計(jì)者在圖1所示的目標(biāo)函數(shù)選擇單元103中選擇希望顯示其 可能性區(qū)域的兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)(圖3的步驟S301)。假設(shè)這些為fl和f2。 在此優(yōu)選實(shí)施例中，也可以指定三個(gè)目標(biāo)函數(shù)來(lái)代替兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)。然后，圖1所示的目標(biāo)函數(shù)間邏輯表達(dá)式計(jì)算單元104利用目標(biāo)函數(shù) 多項(xiàng)式近似單元102計(jì)算的每個(gè)目標(biāo)函數(shù)近似多項(xiàng)式和輸入?yún)?shù)樣本集合 110 (輸入?yún)?shù)集合108)的每個(gè)參數(shù)值約束，使由目標(biāo)函數(shù)選擇單元103 選擇的兩個(gè)(或三個(gè))目標(biāo)函數(shù)公式化(圖3的步驟S302)。因此，例 如，可以獲得下面例示的數(shù)學(xué)表達(dá)式4。雖然，在這個(gè)公式中參數(shù)的數(shù)目 仍為15沒(méi)有縮減，但是還可以減少數(shù)目。
y尸f!(Xb…，x15)， y產(chǎn)f2(x!，…，x15)
F^3x!3x2…3xi5;0^x^1并且0^x^1并且…并且0《x"l 并且y產(chǎn)fi(x!,…，x15)并且y2-f2(Xi，…，x15) ...(數(shù)學(xué)表達(dá)式4)
(輸入?yún)?shù)xl，…，xl5在0《x—Kl的范圍中移動(dòng)。) 然后，目標(biāo)函數(shù)間邏輯表達(dá)式計(jì)算單元104通過(guò)將QE方法應(yīng)用到表 達(dá)式(4)的值F來(lái)計(jì)算由目標(biāo)函數(shù)選擇單元103選擇的兩個(gè)或三個(gè)目標(biāo) 函數(shù)間的邏輯表達(dá)式(圖3的步驟S303)。結(jié)果，如下面例示的，消除了 輸入?yún)?shù)xl至x15，并輸出兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)yl和y2的邏輯表達(dá)式。在三個(gè) 目標(biāo)函數(shù)的情況中，則輸出三個(gè)目標(biāo)函數(shù)yl、 y2和y3的邏輯表達(dá)式。 y2<yl+l并且y2>2并且y2〉2Xyl-3 (數(shù)學(xué)表達(dá)式5)
雖然省略了 QE方法的細(xì)節(jié)，但是其處理方法被公開(kāi)在本發(fā)明的發(fā)明 人所參考的公知參考文獻(xiàn)"Actual Calculation Algebraic/Geometric Introduction: Summary of CAD and QE" (Mathematic Seminar, No.ll,第 64-70頁(yè))(2007)(由Hirokazu Anai和Kazuhiro Yokoyama聯(lián)合編輯) 中。此優(yōu)選實(shí)施例也采用了未經(jīng)任何修改的處理方法。
然后，圖l所示的目標(biāo)函數(shù)顯示單元105根據(jù)由目標(biāo)函數(shù)間邏輯表達(dá) 式計(jì)算單元104計(jì)算出的任意兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)之間的邏輯表達(dá)式，將兩個(gè)目 標(biāo)函數(shù)的可能性區(qū)域顯示在計(jì)算機(jī)顯示器上(圖3的步驟S304)。
更具體地，目標(biāo)函數(shù)顯示單元105在掠過(guò)(sweep)兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)yl 和y2的二維繪制平面上的每個(gè)點(diǎn)的同時(shí)，持續(xù)在由目標(biāo)函數(shù)間邏輯表達(dá) 式計(jì)算單元104計(jì)算出的例示在表達(dá)式(5)中的兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)yl和y2的邏輯表達(dá)式保持為真的點(diǎn)上進(jìn)行描繪。結(jié)果，例如可以以如圖7中的描繪 區(qū)域所示的形式來(lái)顯示可能性區(qū)域。
在三個(gè)目標(biāo)函數(shù)的情況中，則進(jìn)行三維顯示。
下面說(shuō)明上述可能性區(qū)域顯示處理的另一具體示例。
假設(shè)，如下面所例示的，兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)的近似多項(xiàng)式包括三個(gè)輸入?yún)?數(shù)xl、 x2和x3。
yl=fl(xl, x2, x3)=xl-2Xx2+3Xx3+6
y2=f2(x 1 ， x2, x3)=2 X x 1 +3 X x2-x3+5
...(數(shù)學(xué)表達(dá)式6)
用公式表示的表達(dá)式(6)的結(jié)果如下。
F f3x!3x23x3; 0Sx^ 1并且0<x2S 1并且0Sx3S 1
并且y產(chǎn)x廣2 x2+3 x3+6并且y2= 2x!+3 x2- x3+5 (數(shù)學(xué)表達(dá)式7)
進(jìn)一步將QE方法應(yīng)用到表達(dá)式7的結(jié)果如下。 (3 X yi+2 X y2 -35>=0且3 X yi+2 X y2 - 42<=0且y!+3 X y2 - 28>=0且y!+3 Xy2 - 35<=0)或(3Xyi+2Xy2—28>=0且3Xyi+2Xy2- 35<=0且2Xy廣 y2 — 7<=o且2Xy! - y2>=0)或(2Xyi -y2 -7>=0且2Xyi - y2 - 14<=0且 yi+ 3 x y2 — 21〉=0且X y2 - 28<=0 )
...(數(shù)學(xué)表達(dá)式8)
根據(jù)表達(dá)式(8)繪制的可能性區(qū)域的結(jié)果例如如圖8所示。在圖8 中，傾斜的直線指示表達(dá)式(8)的邏輯表達(dá)式的每個(gè)邏輯邊界，并且著 色的區(qū)域指示兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)的可能性區(qū)域。
如從圖8的顯示可以清楚的，在著色的可能性區(qū)域中，兩個(gè)目標(biāo)函數(shù) 的Pareto邊界可以容易地被直觀地識(shí)別為坐標(biāo)原點(diǎn)附近的底邊的邊界，并 且可以識(shí)別出優(yōu)化限制區(qū)域。在三個(gè)目標(biāo)函數(shù)的情況中，雖然Pareto邊界 變?yōu)榍?Pareto曲面)，但是可以進(jìn)行三維顯示。
圖9A是根據(jù)實(shí)際滑塊形狀利用輸入?yún)?shù)樣本集合IIO獲得的可能性 區(qū)域顯示示例。圖9B是還顯示了邏輯表達(dá)式的邊界的情況中的可能性區(qū) 域顯示示例。在此示例中，假設(shè)較低高度(0m)時(shí)的滑塊飛行量和較高高度時(shí)(4200m)的滑塊飛行量分別是第一目標(biāo)函數(shù)fl和第二目標(biāo)函數(shù)f2， 它們的關(guān)系yl和y2表達(dá)在曲線圖中。
在此優(yōu)選實(shí)施例的上述處理中，如圖10所示，可以基于利用多項(xiàng)式 近似的數(shù)學(xué)處理來(lái)執(zhí)行多目標(biāo)優(yōu)化處理，并且還可以基于QE方法在數(shù)學(xué) 上顯示最優(yōu)Pareto解。因此，可以容易地獲得最優(yōu)Pareto解。
最優(yōu)Pareto解可以容易地由目標(biāo)函數(shù)顯示單元105強(qiáng)調(diào)顯示，其中， 當(dāng)目標(biāo)函數(shù)顯示單元105在掠過(guò)任意兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)的二維繪制平面上的每 個(gè)點(diǎn)的同時(shí)，在由目標(biāo)函數(shù)間邏輯表達(dá)式計(jì)算單元104計(jì)算出的兩個(gè)目標(biāo) 函數(shù)的邏輯表達(dá)式(表達(dá)式(5) 、 (8)等)保持為真的點(diǎn)上進(jìn)行描繪 時(shí)，強(qiáng)調(diào)顯示出現(xiàn)在每條掃描線上最左側(cè)的顯示點(diǎn)。當(dāng)與由于最優(yōu)Pareto 解被繪制并被顯示，因此甚至難以強(qiáng)調(diào)顯示最優(yōu)Pareto解的現(xiàn)有技術(shù)相比 時(shí)，這是非常有利的特征。
在上述可能性區(qū)域顯示處理中，設(shè)計(jì)者在圖l所示的目標(biāo)函數(shù)選擇單 元103中順序指定兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)的同時(shí)，可以有效地為每個(gè)目標(biāo)函數(shù)指定 可能性區(qū)域和Pareto邊界。
接下來(lái)，將說(shuō)明圖1所示的設(shè)計(jì)參數(shù)選擇單元106、改進(jìn)解搜索單元 107、逆像計(jì)算單元108和設(shè)計(jì)參數(shù)緩和信息顯示單元109的操作。
圖4是圖示出在基于操作流程2和3示出的操作的優(yōu)選實(shí)施例中 的設(shè)計(jì)支持處理的整體操作流程圖。
首先，設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)硬盤等的滑塊的基礎(chǔ)形狀，并且確定與該基礎(chǔ)形狀 相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)(步驟S401)。
然后，設(shè)計(jì)者確定在所確定的設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)置附近的滑塊形狀的搜索范 圍的設(shè)計(jì)規(guī)范，并且利用圖1所示的該優(yōu)選實(shí)施例的系統(tǒng)執(zhí)行優(yōu)化處理 (步驟S402)。結(jié)果，基于圖2和圖3中的操作圖表的前述優(yōu)化處理，圖 1中的目標(biāo)函數(shù)顯示單元105顯示由設(shè)計(jì)者在顯示器上選擇的任意兩個(gè)或 三個(gè)目標(biāo)函數(shù)的可能性區(qū)域。
設(shè)計(jì)者在該可能性區(qū)域顯示上確定靠近Pareto邊界的最優(yōu)解，并且在 確定所顯示的與最優(yōu)解有關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)集合時(shí)，判定輸出的設(shè)計(jì)形狀是否 滿意(步驟S404)。如果是滿意的，則采用該設(shè)計(jì)形狀并且處理終止(步驟S404中的 是)。
如果不滿意(步驟S404中的否)，則搜索改進(jìn)解并且計(jì)算并顯示作 為改進(jìn)解的逆像的設(shè)計(jì)參數(shù)集合(步驟S405)。這是此優(yōu)選實(shí)施例中的處 理的最大特征。
圖5是圖示出圖4的步驟S405中的改進(jìn)解搜索/逆像顯示處理的進(jìn)一 步詳細(xì)操作的流程圖。
首先，圖1中的設(shè)計(jì)參數(shù)選擇單元106使得設(shè)計(jì)者能夠選擇兩個(gè)或三 個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)以便改進(jìn)設(shè)計(jì)(步驟S501)。
為了簡(jiǎn)化描述的目的，假設(shè)選擇x和y作為設(shè)計(jì)參數(shù)，并且利用這些 設(shè)計(jì)參數(shù)使用多項(xiàng)式來(lái)使目標(biāo)函數(shù)fl和f2公式化，例如，圖11中的1101 所示的。結(jié)果，獲得圖11中的著色區(qū)域1102作為由設(shè)計(jì)參數(shù)x和y確定 的二維設(shè)計(jì)參數(shù)空間(PS)中的可能性區(qū)域。這些設(shè)計(jì)參數(shù)x和y被目標(biāo) 函數(shù)fl和f2優(yōu)化。結(jié)果，例如，獲得圖11中的著色區(qū)域1103作為由目 標(biāo)函數(shù)fl和G確定的二維目標(biāo)空間(OS)中的可能性區(qū)域，并且獲得圖 11中的U04所示的彎曲部分作為Parcto邊界。這些是圖4中的步驟S402 和S403的結(jié)果。
然后，圖1中的改進(jìn)解搜索單元107在由設(shè)計(jì)參數(shù)選擇單元106選擇 的設(shè)計(jì)參數(shù)集合的坐標(biāo)空間(設(shè)計(jì)參數(shù)空間)中指定可能性區(qū)域外面的樣 本點(diǎn)組(步驟S502)。在圖ll的示例性模型中，例如，如圖12所示，在 設(shè)計(jì)參數(shù)空間的可能性區(qū)域1102 (與圖11中的1102相同)以外的區(qū)域指 定樣本點(diǎn)組1201。
然后，改進(jìn)解搜索單元107利用由圖1中的目標(biāo)函數(shù)多項(xiàng)式近似單元 102獲得的并由圖1中的目標(biāo)函數(shù)選擇單元103選擇的兩個(gè)或三個(gè)目標(biāo)函 數(shù)的近似多項(xiàng)式將所指定的樣本點(diǎn)組拷貝到目標(biāo)空間，并且在圖1中的目 標(biāo)函數(shù)顯示單元105中顯示結(jié)果(步驟S503)。在圖11中的示例性模型 中，雖然目標(biāo)函數(shù)顯示單元105首先在圖4的步驟S403在由目標(biāo)函數(shù)fl 和f2確定的目標(biāo)空間中顯示了圖11中的可能性區(qū)域1103和Pareto邊界 1104，但是作為步驟S503的結(jié)果，其根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)空間中的新的樣本點(diǎn)組1201顯示樣本點(diǎn)組1202。
然后，改進(jìn)解搜索單元107使得設(shè)計(jì)者能夠從由目標(biāo)函數(shù)顯示單元 105顯示的樣本點(diǎn)組1201中選擇可以作為最優(yōu)改進(jìn)解候選值的樣本點(diǎn)(步 驟S504)。在圖12的示例中，樣本點(diǎn)Q、 C2和Q位于與Pareto邊界 1104相比更接近原點(diǎn)的一側(cè)，并且設(shè)計(jì)者可以認(rèn)識(shí)到這些點(diǎn)作為比Pareto 邊界1104上的解更優(yōu)的目標(biāo)函數(shù)fl和f2的解的可能性。結(jié)果，設(shè)計(jì)者例 如通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊等指定樣本點(diǎn)d、 C2和C3作為最優(yōu)改進(jìn)解候選值。
如果設(shè)計(jì)者可以指定最優(yōu)改進(jìn)解候選值(步驟S505中的是)，則圖1 中的逆像計(jì)算單元108執(zhí)行逆像計(jì)算處理，用于計(jì)算與設(shè)計(jì)者指定的最優(yōu) 改進(jìn)解候選值相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)空間中的樣本點(diǎn)(步驟S506)。例如，在 圖12中，在步驟S503中將設(shè)計(jì)參數(shù)空間中的樣本點(diǎn)組1201和目標(biāo)空間 中包括G、 Q和C3的樣本點(diǎn)組1202彼此相聯(lián)系。因此，在步驟S506 中，從相應(yīng)點(diǎn)中選擇設(shè)計(jì)參數(shù)空間中與樣本點(diǎn)C,、 C2和C3相對(duì)應(yīng)的各個(gè) 樣本點(diǎn)。
設(shè)計(jì)參數(shù)緩和信息顯示單元109將與通過(guò)逆像計(jì)算單元108的逆像計(jì) 算處理計(jì)算出的最優(yōu)改進(jìn)解相對(duì)應(yīng)的樣本點(diǎn)與其坐標(biāo)軸是由設(shè)計(jì)參數(shù)選擇 單元106選擇的設(shè)計(jì)參數(shù)集合的設(shè)計(jì)參數(shù)空間中的初始可能性區(qū)域重疊， 并將其顯示在顯示器上(步驟S507)。例如，如圖13所示，與設(shè)計(jì)者在 目標(biāo)空間中指定的最優(yōu)改進(jìn)解候選值Q、 C2和C3相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)空間 中的樣本點(diǎn)P!、 P2和P3與可能性區(qū)域1102—起被顯示。
例如采用設(shè)計(jì)參數(shù)集合PJ寸，設(shè)計(jì)者可以從顯示得知如果設(shè)計(jì)參數(shù)x 和y兩個(gè)的值范圍的約束都被緩和，則這是可以的。當(dāng)例如采用設(shè)計(jì)參數(shù) 集合P2時(shí)，設(shè)計(jì)者可以從顯示得知如果設(shè)計(jì)參數(shù)y的值范圍的約束都被緩 和，則這是可以的。此外，當(dāng)例如采用設(shè)計(jì)參數(shù)集合P3時(shí)，設(shè)計(jì)者可以從 顯示得知如果設(shè)計(jì)參數(shù)x的值范圍的約束都被緩和，則這是可以的。
當(dāng)如在上面的圖4的步驟S405中，獲得了改進(jìn)解的知識(shí)之后，回到 圖4的步驟S401,設(shè)計(jì)者可以基于該知識(shí)設(shè)計(jì)新的基礎(chǔ)形狀并進(jìn)一步優(yōu)化 它。
如果設(shè)計(jì)者不能在目標(biāo)空間中指定適當(dāng)?shù)淖顑?yōu)改進(jìn)解候選值(圖5的步驟S505中的否)，則圖1中的改進(jìn)解搜索單元107在步驟S502中修改 如何在設(shè)計(jì)參數(shù)空間中指定可能性區(qū)域外面的樣本點(diǎn)組，并且指定新的樣 本點(diǎn)組(步驟S506—S502)。
作為步驟S506中如何指定的修改方法，例如，可以考慮如下方法 如圖14A所示的順序縮短樣本點(diǎn)組中的網(wǎng)格間的距離的方法、如圖14B所 示的圍繞可能性區(qū)域像等高線一樣在可能性區(qū)域附近從內(nèi)向外增加樣本點(diǎn) 組的數(shù)目的方法、如圖14C所示的僅在目標(biāo)空間的聚焦區(qū)域中的逆像的臨 域中設(shè)置樣本點(diǎn)組，等等。
如上所述，在此優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)設(shè)計(jì)者在第一次設(shè)計(jì)時(shí)在設(shè)計(jì)參數(shù) 的約束下不能獲得滿意的解時(shí)，設(shè)計(jì)者可以直觀地(可見(jiàn)地)得知如何緩 和設(shè)計(jì)參數(shù)。結(jié)果，可以獲得對(duì)設(shè)計(jì)初始設(shè)計(jì)參數(shù)值的候選值有效的知 識(shí)。
圖15圖示出了能夠?qū)崿F(xiàn)上述系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)的硬件配置的示例。
圖15所示的計(jì)算機(jī)包括CPU1501、存儲(chǔ)器1502、輸入設(shè)備1503、輸 出設(shè)備1504、外部存儲(chǔ)設(shè)備1505、插入了便攜式存儲(chǔ)介質(zhì)1509的便攜式 存儲(chǔ)介質(zhì)驅(qū)動(dòng)設(shè)備1506，以及網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備1507，它們通過(guò)總線1508彼 此相連。圖15所示的配置是能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)的一個(gè)配置示例。然 而，這種計(jì)算機(jī)的配置不限于此。
CPU 1501控制整個(gè)計(jì)算機(jī)。存儲(chǔ)器1502是用于當(dāng)執(zhí)行程序、更新數(shù) 據(jù)等時(shí)，臨時(shí)存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)設(shè)備1505 (或者便攜式存儲(chǔ)介質(zhì)1509)中 存儲(chǔ)的程序和數(shù)據(jù)的RAM等。CPU 1501通過(guò)將程序讀進(jìn)存儲(chǔ)器1502并 執(zhí)行它來(lái)控制整個(gè)計(jì)算機(jī)。
輸入設(shè)備1503包括鍵盤、鼠標(biāo)和它們的接口控制設(shè)備。輸入設(shè)備 1503檢測(cè)設(shè)計(jì)者利用鍵盤、鼠標(biāo)等的輸入操作，并將檢測(cè)結(jié)果通知CPU 1501。
輸出設(shè)備1504包括顯示設(shè)備、打印設(shè)備等以及它們的接口控制設(shè) 備。輸出設(shè)備1504在CPU 1501的控制下將發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)輸出到顯示設(shè)備 和打印設(shè)備。
外部存儲(chǔ)設(shè)備1505例如是硬盤存儲(chǔ)設(shè)備，并且主要用于存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)和程序。
便攜式存儲(chǔ)介質(zhì)驅(qū)動(dòng)設(shè)備1506容納諸如光盤、SDRAM、致密閃存 (注冊(cè)商標(biāo))等的便攜式存儲(chǔ)介質(zhì)1509，并且輔助外部存儲(chǔ)設(shè)備1505。
網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備1507連接諸如LAN (局域網(wǎng))或WAN (廣域網(wǎng))之類 的通信線。
根據(jù)此優(yōu)選實(shí)施例的系統(tǒng)可以由CPU 1501執(zhí)行裝配圖1所示的功能 塊的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。程序例如可以由外部存儲(chǔ)設(shè)備1505和便攜式存儲(chǔ)介質(zhì) 1509以及分布式地記錄?；蛘撸梢岳镁W(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備1507從網(wǎng)絡(luò)獲得 程序。
雖然在上述優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明被實(shí)現(xiàn)為用于支持硬盤的滑塊設(shè)計(jì) 的設(shè)計(jì)支持系統(tǒng)，然而本發(fā)明不限于此，而是可應(yīng)用于當(dāng)執(zhí)行多目標(biāo)優(yōu)化 時(shí)用于支持設(shè)計(jì)的各種設(shè)備。
雖然在上述優(yōu)選實(shí)施例中，目標(biāo)函數(shù)被數(shù)學(xué)地處理，目標(biāo)空間的可能 性區(qū)域被顯示，并且與其相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)空間中的逆像以及比較對(duì)象目 標(biāo)空間的可能性區(qū)域等被顯示，然而，配置也可以使得通過(guò)用于基于設(shè)計(jì) 參數(shù)計(jì)算目標(biāo)函數(shù)的另外的方法來(lái)使目標(biāo)空間的可能性區(qū)域被顯示，并且 與其相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)空間的逆像等被顯示。
由于根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)，可以根據(jù)在優(yōu)化中計(jì)算出的設(shè)計(jì)參數(shù)集合來(lái) 教導(dǎo)設(shè)計(jì)者不能突然想到的這種設(shè)計(jì)形狀，因此，可以獲得用于設(shè)計(jì)新的 基礎(chǔ)形狀的提示。
在此所闡述的所有示例和條件語(yǔ)言希望用于教導(dǎo)的目的，以輔助讀者 理解本發(fā)明和由發(fā)明人為了深化技術(shù)所貢獻(xiàn)的概念，并且被構(gòu)造為既不限 于這些具體闡述的示例和條件，也不限于與顯示本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)有關(guān) 的說(shuō)明書中的這些示例的組織。雖然已詳細(xì)描述了本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí) 施例，但是應(yīng)當(dāng)明白，可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對(duì)其作 出各種改變、替代和變更。
權(quán)利要求
1.一種多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)改進(jìn)支持設(shè)備，用于支持通過(guò)輸入多個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)集合、根據(jù)規(guī)定的計(jì)算來(lái)計(jì)算多個(gè)目標(biāo)函數(shù)、并且執(zhí)行對(duì)所述多個(gè)目標(biāo)函數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化處理來(lái)確定優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)集合，所述設(shè)備包括目標(biāo)空間顯示單元，用于基于與多個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)樣本集合相關(guān)地計(jì)算出的多個(gè)目標(biāo)函數(shù)集合，顯示任意目標(biāo)函數(shù)值可以存在的區(qū)域，作為與目標(biāo)函數(shù)相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)空間中的可能性區(qū)域；設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選設(shè)置單元，用于不是在與根據(jù)用戶的指令由任意設(shè)計(jì)參數(shù)確定的設(shè)計(jì)參數(shù)空間中的所述可能性區(qū)域相對(duì)應(yīng)的所述設(shè)計(jì)參數(shù)的初始約束下而是在改進(jìn)約束下，設(shè)置所述設(shè)計(jì)參數(shù)集合作為設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選；改進(jìn)解候選計(jì)算單元，用于計(jì)算與所述設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)來(lái)作為改進(jìn)解候選；改進(jìn)解候選顯示單元，用于在所述目標(biāo)空間中將所述改進(jìn)解候選與所述可能性區(qū)域一起顯示；優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選獲取單元，用于使得用戶能夠從由所述改進(jìn)解候選顯示單元顯示的所述改進(jìn)解候選中選擇優(yōu)化改進(jìn)解候選，并且獲取與所述優(yōu)化改進(jìn)解候選相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)空間中的設(shè)計(jì)參數(shù)集合作為優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選；以及設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)知識(shí)/信息呈現(xiàn)單元，用于根據(jù)所述優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選，呈現(xiàn)設(shè)計(jì)參數(shù)的改進(jìn)知識(shí)/信息。
2. —種多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)改進(jìn)支持設(shè)備，用于支持通過(guò)輸入多個(gè)設(shè)計(jì)參 數(shù)集合、根據(jù)規(guī)定的計(jì)算來(lái)計(jì)算多個(gè)目標(biāo)函數(shù)、并且執(zhí)行對(duì)所述多個(gè)目標(biāo) 函數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化處理來(lái)確定優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)集合，所述設(shè)備包括樣本集合目標(biāo)函數(shù)計(jì)算單元，用于計(jì)算與規(guī)定數(shù)目的設(shè)計(jì)參數(shù)樣本集 合相對(duì)應(yīng)的多個(gè)目標(biāo)函數(shù)集合；目標(biāo)函數(shù)近似單元，用于基于所述規(guī)定數(shù)目的設(shè)計(jì)參數(shù)樣本集合以及 與所述規(guī)定數(shù)目的設(shè)計(jì)參數(shù)樣本集合相關(guān)地計(jì)算出的多個(gè)目標(biāo)函數(shù)集合，在數(shù)學(xué)上近似目標(biāo)函數(shù)；目標(biāo)函數(shù)間邏輯表達(dá)式計(jì)算單元，用于計(jì)算指示多個(gè)在數(shù)學(xué)上近似出 的目標(biāo)函數(shù)中的任意目標(biāo)函數(shù)間的邏輯關(guān)系的邏輯表達(dá)式，作為目標(biāo)函數(shù) 間邏輯表達(dá)式；目標(biāo)空間顯示單元，用于根據(jù)所述目標(biāo)函數(shù)間邏輯表達(dá)式，顯示任意 目標(biāo)函數(shù)值可以存在的區(qū)域，作為與任意目標(biāo)函數(shù)相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)空間中的 可能性區(qū)域；設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選設(shè)置單元，用于不是在與根據(jù)用戶的指令由任意設(shè) 計(jì)參數(shù)確定的設(shè)計(jì)參數(shù)空間中的所述可能性區(qū)域相對(duì)應(yīng)的所述設(shè)計(jì)參數(shù)的 初始約束下而是在改進(jìn)約束下，設(shè)置所述設(shè)計(jì)參數(shù)集合作為設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn) 候選；改進(jìn)解候選計(jì)算單元，用于利用由所述目標(biāo)函數(shù)近似單元在數(shù)學(xué)上近 似出的目標(biāo)函數(shù)，計(jì)算與所述設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)來(lái)作為 改進(jìn)解候選；改進(jìn)解候選顯示單元，用于在所述目標(biāo)空間中將所述改進(jìn)解候選與所 述可能性區(qū)域一起顯示；優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選獲取單元，用于使得用戶能夠從由所述改進(jìn)解 候選顯示單元顯示的所述改進(jìn)解候選中選擇優(yōu)化改進(jìn)解候選，并且獲取與 所述優(yōu)化改進(jìn)解候選相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)空間中的設(shè)計(jì)參數(shù)集合作為優(yōu)化設(shè) 計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選；以及設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)知識(shí)/信息呈現(xiàn)單元，用于根據(jù)所述優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候 選呈現(xiàn)設(shè)計(jì)參數(shù)的改進(jìn)知識(shí)/信息。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)改進(jìn)支持設(shè)備，其中 所述設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)知識(shí)/信息呈現(xiàn)單元通過(guò)在所述設(shè)計(jì)參數(shù)空間中將作為由所述設(shè)計(jì)參數(shù)的初始約束確定的區(qū)域的設(shè)計(jì)參數(shù)可能性區(qū)域與所述優(yōu) 化設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選重疊并顯示它們，來(lái)呈現(xiàn)所述設(shè)計(jì)參數(shù)可能性區(qū)域和 所述優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選之間的關(guān)系，作為所述設(shè)計(jì)參數(shù)的改進(jìn)知識(shí)/信 息。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)改進(jìn)支持設(shè)備，還包括改進(jìn)約束修改單元，用于修改所述設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選設(shè)置單元的改進(jìn) 約束。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)改進(jìn)支持設(shè)備，其中所述設(shè)計(jì)參數(shù)是用于確定硬盤磁存儲(chǔ)設(shè)備的滑塊單元的形狀的參數(shù)。
6. —種記錄了程序的存儲(chǔ)介質(zhì)，所述程序使得計(jì)算機(jī)執(zhí)行處理，所述 計(jì)算機(jī)支持通過(guò)輸入多個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)集合、根據(jù)規(guī)定的計(jì)算來(lái)計(jì)算多個(gè)目標(biāo) 函數(shù)、并且執(zhí)行對(duì)所述多個(gè)目標(biāo)函數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化處理來(lái)確定優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)集合，所述處理包括目標(biāo)空間顯示處理，用于基于與多個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)樣本集合相關(guān)地計(jì)算出 的多個(gè)目標(biāo)函數(shù)集合，顯示任意目標(biāo)函數(shù)值可以存在的區(qū)域，作為與目標(biāo)函數(shù)相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)空間中的可能性區(qū)域；設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選設(shè)置處理，用于不是在與根據(jù)用戶的指令由任意設(shè) 計(jì)參數(shù)確定的設(shè)計(jì)參數(shù)空間中的所述可能性區(qū)域相對(duì)應(yīng)的所述設(shè)計(jì)參數(shù)的 初始約束下而是在改進(jìn)約束下，設(shè)置所述設(shè)計(jì)參數(shù)集合作為設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn) 候選；改進(jìn)解候選計(jì)算處理，用于計(jì)算與所述設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選相對(duì)應(yīng)的目 標(biāo)函數(shù)來(lái)作為改進(jìn)解候選；改進(jìn)解候選顯示處理，用于在所述目標(biāo)空間中將所述改進(jìn)解候選與所 述可能性區(qū)域一起顯示；優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選獲取處理，用于使得用戶能夠從由所述改進(jìn)解 候選顯示處理顯示的所述改進(jìn)解候選中選擇優(yōu)化改進(jìn)解候選，并且獲取與 所述優(yōu)化改進(jìn)解候選相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)空間中的設(shè)計(jì)參數(shù)集合作為優(yōu)化設(shè) 計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選；以及設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)知識(shí)/信息呈現(xiàn)處理，用于根據(jù)所述優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候 選，呈現(xiàn)設(shè)計(jì)參數(shù)的改進(jìn)知識(shí)/信息。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的記錄了程序的存儲(chǔ)介質(zhì)，其中 所述設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)知識(shí)/信息呈現(xiàn)處理通過(guò)在所述設(shè)計(jì)參數(shù)空間中將作為由所述設(shè)計(jì)參數(shù)的初始約束確定的區(qū)域的設(shè)計(jì)參數(shù)可能性區(qū)域與所述優(yōu) 化設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選重疊并顯示它們，來(lái)呈現(xiàn)所述設(shè)計(jì)參數(shù)可能性區(qū)域和所述優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選之間的關(guān)系，作為所述設(shè)計(jì)參數(shù)的改進(jìn)知識(shí)/信 息。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的記錄了程序的存儲(chǔ)介質(zhì)，還包括 改進(jìn)約束修改處理，用于修改所述設(shè)計(jì)參數(shù)改進(jìn)候選設(shè)置中的改進(jìn)約束。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的記錄了程序的存儲(chǔ)介質(zhì)，其中 所述設(shè)計(jì)參數(shù)是用于確定硬盤磁存儲(chǔ)設(shè)備的滑塊單元的形狀的參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)改進(jìn)支持設(shè)備及其方法和存儲(chǔ)介質(zhì)。多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)改進(jìn)支持設(shè)備計(jì)算指示多個(gè)在數(shù)學(xué)上近似出的目標(biāo)函數(shù)中的任意兩個(gè)或三個(gè)目標(biāo)函數(shù)間的邏輯關(guān)系的邏輯表達(dá)式，并且根據(jù)它在任意目標(biāo)空間中顯示可能性區(qū)域。當(dāng)設(shè)計(jì)者對(duì)最優(yōu)Pareto解不滿意時(shí)，就從設(shè)計(jì)參數(shù)集合的初始約束中將樣本點(diǎn)組拷貝到目標(biāo)空間中，顯示其結(jié)果并將改進(jìn)解呈現(xiàn)給設(shè)計(jì)者。當(dāng)設(shè)計(jì)者在所顯示的改進(jìn)解中找到比最優(yōu)Pareto解更優(yōu)的解并給出指令時(shí)，就計(jì)算與最優(yōu)改進(jìn)解相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)空間中的樣本點(diǎn)，將其與約束范圍重疊并將其顯示作為改進(jìn)知識(shí)和信息。
文檔編號(hào)G06F17/50GK101615218SQ200910140790
公開(kāi)日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日
發(fā)明者屋并仁史, 穴井宏和 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社