多目的衝突と現実の複雑さ

実際の工学最適化が直面するのは、多目的・多制約・高コストなフィードバックが絡み合う複雑さです。目的同士は互いに制約し合い、トレードオフなしの単一の理想的最適解は存在しません。したがってまず衝突を認識し受け入れることが重要であり、理想化された単一目的の仮定を当てはめるべきではありません。

現実世界の複雑さ

• 目的が独立していない：一方の目的を改善すると他方が悪化する可能性があり、例えば揚力を高めると抗力の増加や安定性の低下を伴うことが多い。
• 制約の入れ子構造：局所変数の調整が他のサブシステムやライフサイクル段階に影響を及ぼし、連成した実行可能領域と暗黙の境界を形成する。
• フィードバックが高コスト：高忠実度シミュレーション、風洞、試験飛行などの評価コストが高く、無限回の試行錯誤は支えられない。
• 定量化が困難な目的：安全性、安定性、コスト、法規制、保守性などを単一のスカラーに統一するのは困難である。

多目的衝突の構造性

多目的間には構造的な衝突が存在する：一つの指標を改善すると別の指標が悪化する可能性がある。例えば航空機設計では、揚力を高めると抗力の増加や安定性の低下を伴うことが多く、さらにある空力指標を最適化し続けると、構造荷重、熱防護、制御の複雑さなどの制約に抵触する可能性がある。これは現実の問題が単一目的最適化に単純化できないことを示している。