「数理最適化-技術書典の出版に向けて-」
2020年8月22日(土) @usagisan2020
太田 博三
【第4回】\オンライン/
シアトルもくもく会!
時間:2020年8月22日
(土)
13:00-17:00
場 所:オンライン
自己紹介
1. 環境工学を専攻:廃棄物の処理処分に関する研究
→統計学を副専攻
↓
2. Web系企業でレコメンドエンジンや文章自動生成の開
発など
↓
3. 『ウェブ解析士』の資格本を初版時に執筆協力
https://00m.in/MFxzI
↓
4. 統計解析⇨データマイニング⇨機械学習・AIへ
キャッチアップし、今は自然言語理解×強化学習!
⇨『Juliaデータサイエンス』(2017年刊行: 分担翻訳)
https://00m.in/wSR0u 2
目次
1. 背景
2. 外食の新メニュー開発についての概要
3. 主な数理最適化手法について
4. 隣接する領域としての深層強化学習について
5. 実装例
6. 今後の課題/まとめ
7.参考文献・参照URL一覧 3
目次
1. 背景
2. 外食の新メニュー開発についての概要
3. 主な数理最適化手法について
4. 隣接する領域としての深層強化学習について
5. 実装例
6. 今後の課題/まとめ
7.参考文献・参照URL一覧 4
1. 背景
・リスティング広告の企画資料作成の際に、
外食産業での新メニュー開発に
出会いました( ^ω^)・・・
↓
・費用をかけずに新メニュー開発を行うこと
・季節メニューとして仕入れの数量が
限定的であること
↓
・これらは、数理最適化問題として、
学校給食などで用いられているようです。
⇒今回は数理最適化問題の代表的なものをPythonのPULP
などのモジュールを用いて、Google Colabolatoryで実装して
みました! https://github.com/otanet/opt
5
目次
1. 背景
2. 外食の新メニュー開発についての概要
3. 主な数理最適化手法について
4. 隣接する領域としての深層強化学習について
5. 実装例
6
2.事業の軸になっているサービスや商品は何かを
考えてみます。
2. 外食の新メニュー開発についての概要①
キーアイテム
・量
を
多
く
し
た
も
の
・メ
ニ
ュ
ー
開
発
し
た
も
の
7
2. 外食の新メニュー開発についての概要②
④[新商品開発]
→キーアイテムで用
いられている原材
料に追加的費用
の最小化によって、
実現します。
・制約条件:
期間限定メニュー
はその物価が安い
時に仕入れるため、
数量が限定的であ
る。
キーアイテム
追加費用は
チーズの1品目
のみ。
材料の追加は
10品目と採算
が取れない可
能性が高い。
8
・メニュー開発には、最適化問題の数理計画法
(OR)が用いられています。
2. 外食の新メニュー開発についての概要③
メ
ニ
ュ
ー
開
発
し
た
も
の
9
・制約条件:
1) 費用をかけずに新メニュー開発を行うこと
2) 季節メニューとして仕入れの数量が限定的であること
2. 外食の新メニュー開発についての概要④
メ
ニ
ュ
ー
開
発
し
た
も
の
10
目次
1. 背景
2. レコメンドエンジンにみる、異なる2つの問題設定
3. 主な数理最適化手法について
4. 隣接する領域としての深層強化学習について
5. 実装例
6. 今後の課題/まとめ
7.参考文献・参照URL一覧
11
3. 主な数理最適化手法について①
引用先: 「ORを探せ!-暮らしに溶け込むOR -」
http://www.orsj.or.jp/members/poster.pdf 12
行
政
、
鉄
道
、
オ
フ
ィ
ス
ビ
ル
、
コ
ン
ビ
ニ
、
工
場
、
例
)空
港
、
マ
ッ
チ
ン
グ
・数
理
最
適
化
が
使
わ
れ
て
い
る
領
域
の
全
体
像
で
す
。
3. 主な数理最適化手法について①
• 数理最適化は、問題設定がポイントです!
• 「どのような条件で最適化するか」を決めます。 13
・線形計画問題として定式化します。 ※範囲は (-1 ~ 1)
3. 主な数理最適化手法について②
14
3. 主な数理最適化手法について③
• 整数混合問題は、線形計画法より複雑です。 ※ (∞)
15
3. 主な数理最適化手法について④
16
目次
1. 背景
2. レコメンドエンジンにみる、異なる2つの問題設定
3. 主な数理最適化手法について
4. 隣接する領域としての深層強化学習について
5. 実装例
6. 今後の課題/まとめ
7.参考文献・参照URL一覧
17
4. 隣接する領域としての深層強化学習について①
・数理最適化問題はORの分野で深層強化学習
と隣接しているようです。
※ 引用先: “Grokking Reinforcement Learning”
Manning Publications
制御工学
オペレーションズ・リ
サーチ(OR)
18
4. 隣接する領域としての深層強化学習について②
※ 引用先: “Grokking Reinforcement Learning”
Manning Publications
実体
強化学習で
問題設定
• 深層強化学習は試行錯誤の最適化問題とみな
すこともできそうです。
19
4. 隣接する領域としての深層強化学習について③
※ 引用先: “Grokking Reinforcement Learning” Manning Publications
• 状態→行動→報酬→…の繰り返し(試行錯誤)しながら、最適化
を図るのが、深層強化学習で、この問題設定が適用できれば強
力なソリューションとなり得ると言えます。
20
目次
1. 背景
2. レコメンドエンジンにみる、異なる2つの問題設定
3. 主な数理最適化手法について
4. 隣接する領域としての深層強化学習について
5. 実装例
6. 今後の課題/まとめ
7.参考文献・参照URL一覧
21
5. 実装例(数理最適化問題)
• Google Colaboratoryで
線形最適化の「生産計
画問題」などです。
https://github.com/otanet/opt
22
ご清聴ありがとうございました
・フィードバック等、お声がけ願
います!
Twitter @usagisan2020
今後も、次の3つのうちのいずれ
かを掛け合わせて、より良いも
のを作り出してゆきたいです!
1.深層強化学習
2.因果推論・因果探索
3.マーケティング分野における
数理最適化
23
補足: ORを探せ!-暮らしに溶け込むOR -
引用先: 「ORを探せ!-暮らしに溶け込むOR -」
http://www.orsj.or.jp/members/poster.pdf 24
行
政
、
鉄
道
、
オ
フ
ィ
ス
ビ
ル
、
コ
ン
ビ
ニ
、
工
場
、
例
)空
港
、
マ
ッ
チ
ン
グ
・数
理
最
適
化
が
使
わ
れ
て
い
る
領
域
の
全
体
像
で
す
。
補足: ORを探せ!-暮らしに溶け込むOR -
引用先: 「ORを探せ!-暮らしに溶け込むOR -」
http://www.orsj.or.jp/members/poster.pdf 25
行
政
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、
コ
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、
工
場
、
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)空
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、
マ
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チ
ン
グ
・数
理
最
適
化
が
使
わ
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て
い
る
領
域
の
全
体
像
で
す
。
補足: ORを探せ!-暮らしに溶け込むOR -
引用先: 「ORを探せ!-暮らしに溶け込むOR -」
http://www.orsj.or.jp/members/poster.pdf 26
行
政
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鉄
道
、
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コ
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、
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、
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グ
・数
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最
適
化
が
使
わ
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て
い
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領
域
の
全
体
像
で
す
。
補足: ORを探せ!-暮らしに溶け込むOR -
引用先: 「ORを探せ!-暮らしに溶け込むOR -」
http://www.orsj.or.jp/members/poster.pdf 27
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鉄
道
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グ
・数
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適
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が
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て
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域
の
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像
で
す
。
補足: ORを探せ!-暮らしに溶け込むOR -
引用先: 「ORを探せ!-暮らしに溶け込むOR -」
http://www.orsj.or.jp/members/poster.pdf 28
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適
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像
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す
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補足: ORを探せ!-暮らしに溶け込むOR -
引用先: 「ORを探せ!-暮らしに溶け込むOR -」
http://www.orsj.or.jp/members/poster.pdf 29
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・数
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最
適
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像
で
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補足: ORを探せ!-暮らしに溶け込むOR -
引用先: 「ORを探せ!-暮らしに溶け込むOR -」
http://www.orsj.or.jp/members/poster.pdf 30
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で
す
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補足: ORを探せ!-暮らしに溶け込むOR -
引用先: 「ORを探せ!-暮らしに溶け込むOR -」
http://www.orsj.or.jp/members/poster.pdf 31
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Seattle consultion 20200822