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系列を表す二分決定グラフを用いた大規模データベースの解析処理アルゴリズムの研究

Research Project

Project/Area Number 13J01937
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Intelligent informatics
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

伝住 周平  北海道大学, 情報科学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords系列二分決定グラフ / 二分決定グラフ / 非循環決定性オートマトン / 簡潔データ構造 / 圧縮処理 / アルゴリズム / データ構造 / 離散構造 / 知識発見とデータマイニング / アルゴリズム理論 / 情報検索
Outline of Annual Research Achievements

系列二分決定グラフ(SeqBDD)は2009年に提案されたデータ構造である.SeqBDDは従来の非循環決定性有限オートマトン(ADFA)に二分決定グラフ(BDD)の技術を導入したもので,系列の集合を効率良く表現・操作することができる.
BDDとはグラフを用いたブール関数データの表現方法であり,VLSI設計自動化の分野で発展してきた技術である.その特徴は,実メモリ上に大規模な単一のハッシュ表を用意し,冗長な部分グラフの生成を一切排除する技法である.SeqBDDはBDDから継承した多様なアルゴリズムを保持しており,系列集合に対して効率良く演算を実行することができる.
情報検索において扱うデータが巨大になると,索引構造の構築時間やサイズ,検索速度が問題となる.SeqBDDを用いる場合,構築時間と検索速度に関しては問題ないが,データ構造を実メモリ上に展開するため,他の索引に比べ非常に多くの主記憶領域を必要とする.また,SeqBDDはその基本的な性質もわかっていなかった.
今年度は,二分決定グラフの構造情報を木構造・整数列・ビット列に変換した後に圧縮して格納することで,コンパクトかつ高速検索可能なデータ構造を生成するアルゴリズムの基盤を構築した.さらに簡潔データ構造の技法を用いて,メンバシップ演算を高速に実行するための冗長性を追加する方法の検討を進め,記憶効率と計算速度のトレードオフの見極めを行った.加えて,従来のSeqBDDの技術を組合わせ,高速性・簡潔性と動的な更新を両立させるハイブリッド手法を考案した.
また,SeqBDDの最小性や,基礎的な演算の計算量,ADFAと比べてコンパクトであることなどを明らかにした.
本研究成果は,国際会議SEA2014と論文誌DAMで発表された.簡潔データ構造の分野で著名な研究者と活発に意見交換し,さらなる発展への道筋を得ることができた.

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2015 2014 2013

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Sequence Binary Decision Diagram: Minimization, Relationship to Acyclic Automata, and Complexities of Boolean Set Operations2014

    • Author(s)
      Shuhei Denzumi, Ryo Yoshinaka, Hiroki Arimura, Shin-ichi Minato
    • Journal Title

      Discrete Applied Mathematics

      Volume: 未確定 Pages: 61-80

    • DOI

      10.1016/j.dam.2014.11.022

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Manipulation of Sets of Strings Using Sequence Binary Decision Diagrams2015

    • Author(s)
      Shuhei Denzumi
    • Organizer
      24th International Workshop on Post-Binary ULSI Systems
    • Place of Presentation
      Federation Hall at the University of Waterloo, 200 University Avenue West, Waterloo, Ontario, N2L 3G1 Canada
    • Year and Date
      2015-05-17
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] DenseZDD: A Compact and Fast Index for Families of Sets2014

    • Author(s)
      Shuhei Denzumi, Jun Kawahara, Koji Tsuda, Hiroki Arimura, Shin-ichi Minato, Kunihiko Sadakane
    • Organizer
      Symposium on Experimental Algorithms 2014
    • Place of Presentation
      The Danish Society of Engineers, IDA Kalvebod Brygge 31-33 DK-1780 Copenhagen, Denmark
    • Year and Date
      2014-06-29 – 2014-07-01
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Compact Complete Inverted Files for Texts and Directed Acyclic Graphs Based on Sequence Binary Decision Diagrams2013

    • Author(s)
      Shuhei Denzumi
    • Organizer
      Prague Stringology Conference 2013
    • Place of Presentation
      Czech Technical University (Czech Republic)
    • Year and Date
      2013-09-04
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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