| Project Area | Creation and Organization of Innovative Algorithmic Foundations for Leading Social Innovations |
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| Project/Area Number |
20H05964
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (IV)
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
湊 真一 京都大学, 情報学研究科, 教授 (10374612)
上原 隆平 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (00256471)
宇野 裕之 大阪公立大学, 大学院情報学研究科, 教授 (60244670)
番原 睦則 名古屋大学, 情報学研究科, 教授 (80290774)
松井 泰子 東海大学, 理学部, 教授 (10264582)
稲永 俊介 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (60448404)
竹田 正幸 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (50216909)
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| Project Period (FY) |
2020-11-19 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥129,870,000 (Direct Cost: ¥99,900,000、Indirect Cost: ¥29,970,000)
Fiscal Year 2024: ¥30,420,000 (Direct Cost: ¥23,400,000、Indirect Cost: ¥7,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥32,240,000 (Direct Cost: ¥24,800,000、Indirect Cost: ¥7,440,000)
Fiscal Year 2022: ¥32,240,000 (Direct Cost: ¥24,800,000、Indirect Cost: ¥7,440,000)
Fiscal Year 2021: ¥30,550,000 (Direct Cost: ¥23,500,000、Indirect Cost: ¥7,050,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
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| Keywords | 大規模離散構造 / 列挙アルゴリズム / 文字列アルゴリズム / SATアルゴリズム / グラフアルゴリズム |
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| Outline of Research at the Start |
情報化社会におけるデータの規模の拡大や組合せの複雑化などにより、理論と実用の両方の観点から、問題が内包する大規模離散構造を利用したアルゴリズムの設計技法が求められている。本研究では、これまで個別の分野において個々のアイデアに基づいて設計されてきたアルゴリズムの成功事例を理論計算機科学の観点から改めて観察することで、大規模離散構造を理解し、その構造をどのように利用しているかを整理する。このケースワークをもとに、指数関数的な壁に立ち向かうアルゴリズム設計のための方法論を新たに体系化することで、理論と実装が一体となって大規模離散構造処理のための革新的アルゴリズム基盤技術へと昇華することを目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
We investigated large-scale discrete structures arising in combinatorial problems with exponentially large solution spaces, aiming to bridge theoretical performance guarantees with practical efficiency. Cross-disciplinary integration of algorithmic techniques was advanced from both theoretical and practical perspectives. We explored extensibility of the BDD/ZDD-based graph enumeration software Graphillion, enabling flexible algorithm descriptions. By integrating techniques for enumeration using BDD/ZDD with combinatorial optimization, an enumeration algorithm based on interval memoization was developed for cost-constrained combinatorial optimization problems. We established a unified benchmarking framework for comparing various solvers. In addition, we promoted integration of string algorithms with enumeration and Answer Set Programming (ASP) techniques. The project also advanced outreach activities and made steady progress in training early-career researchers.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究課題は，総当たりを越える本質的に高速な理論的性能保証のあるアルゴリズム，典型的な実問題で最悪時間計算量よりも高速なアルゴリズム，という２つの観点から大規模離散構造を解析し，その構造を利用したアルゴリズムの設計技法の体系化に取り組んだ．これまで，指数関数的な壁に立ち向かうアルゴリズムは，個別の分野において，個別のアイデアに基づいて設計されてきた．本研究課題ではこうした成功事例を理論計算機科学の観点から改めて観察および整理し．この大規模離散構造に関する理解に基づき，理論と実装の研究者が一体となって，理論的に良好なだけでなく実用に供せることを念頭に，アルゴリズム基盤技術の構築に取り組んだ．
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